实验四Δ-Σ调制及可编程比较器设计实验一、实验目的：1、学习Δ-Σ调制的工作原理并采用PSOC单片机编程实现Δ-Σ调制器。2．学习比较器的工作原理并使用PSOC单片机进行可编程比较器设计。二、实验原理：（一）δ-∑调制δ-∑调制器是一项广泛应用于ADC和其他应用上面的技术。它有着低成本、高动态变化范围和在转变低频输入信号上有很好的灵敏性。δ-∑调制器被用于连接数字与模拟信号（高精度分辨率）的转换。δ-∑调制器是集成化的转换器，通常被用于高分辨率的过采样，噪声整形，求平均值和抽样等。一个δ-∑调制器有两个主要组成部分：一个调制器和一个抽取器。调制器将输入模拟信号转变为高速数据流（过采样），低分辨率串行比特流（通常为1bit），平均值为输入信号的平均值。这个比特流通过抽取过滤器转换成高分辨率，低数据流的数字输出。抽取过滤器是综合降低取样频率取样器和低通滤波器的平均值得到的数字输出。该实验需要一个模拟信号刺激来检验δ-∑调制器的运行。这个输入信号是由先前的实验中产生的正弦信号波。该部分所有的实验操作均建立在Lab7D实验的基础上。δ-∑调制器是一个基本数字触发器的复合信号设计的一个构建模块。接下来的实验将进一步的探索它的运行功能。（二）PSOC3中的δ-∑调制器结构在PSOC3中的δ-∑调制器有如下拓扑结构。图6-1PSOC3中的δ-∑调制器结构该DSM（DeltaSigmaModulator）中含有一个三阶的调制器，接着是一个四阶的抽取器。调制器有一个高阻抗缓冲区接着是RC滤波器。调制器用测温格式发送出高数据速率比特流调制器的输出被传送给可以将测温输出转换成二进制补码的模拟接口，然后将其传送到抽取器。抽取器采用4bit二进制补码，提供一个低数据速率的更高分辨率（用户可选择）的输出。可使用电位计来提供一个可变输入给DSM.（三）比较器比较器的基本原理实际上就是一个加上一个微分的输入和非常大的开环增益的放大器。高增益使放大器在比较它的输入方面变得十分灵敏。如下图所示，事实上当Vp大于Vn时输出被驱动到正电极。相反地，当Vp小于Vn时输出被驱动到负电极。那么当Vp等于Vn时又是怎么样呢？“Vp等于Vn”不是一个专业系统工程师所采用的，“Vp等于Vn”准确的定义应该是它存在于“Vp小于Vn”转变为“Vp大于Vn”（或者说是，“Vp大于Vn”转变为“Vp小于Vn”）的短时间内。在这非常小的转换范围下（通常为50uV）输出为线性变化。对于理想比较器而言，这种转换范围几乎为零。在负极输入端设置一个参考临界电压值，另一端加模拟信号。当输入值超过临界值时，输出为逻辑高电平。PSOC中的模拟比较器PSoC提供了最多4个比较器，其特点主要有：输入偏置小于5mV；轨至轨共模输入范围Vssa-Vcca；通过使用快速、慢或超低功耗在速度和功耗之间进行权衡；比较器输出能布线到查找表（LookUpTable，LUT），执行简单的逻辑功能，然后也能布线到数字模块；比较器的正输入可以选择穿过一个低通滤波器；比较器输入能连接到GPIO，DAC输出和SC模块输出；到比较器的正和负输入来自模拟全局总线，模拟复用线，模拟本地总线和高精度的参考源。从比较器的输出能布线到两输入LUT的任何一个，LUT的输出布线到UDB数字系统接口。下图给出了模拟比较器的结构图：图放大器结构PSoC包含4个LUT。LUT有两个输入，一个输出。LUT由比较器驱动。LUT的输出布线到UDB阵列的数字系统接口。从UDB阵列的数字系统接口，这些信号能连接到UDB，DMA控制器，I/O或者中断控制器。LUT控制字写入寄存器，用于设置输出的逻辑功能。下表给出了LUT功能和程序字的输入。LUT和程序字三、实验器材：序号名称型号与规格数量备注1PSOC开发板CY8CKIT-03012电脑1四、实验内容：1．构造一个δ-∑调制器2．设计一个仅电平值在两个阀值范围之间的比较器实验步骤：（一）构造一个δ-∑调制器步骤一：建立一个新工程命名为Lab9A打开原理图编辑框放置一个δ-∑ADC用户模块并命名为ADC设置如Figure2所示参数放入一个AnalogPin并配置到P0[2]端口，并连在ADC的输入端，再放入一个LCD模块，LCD模块选择P2[6:0]口配置好的原理图如下:用跳线连接电位器的划片P6[5]和P0[2]。注：因电位计在LCD那块小板子上，因此应将主板上与LCD板上的P6[5]连接，又需要与P6[5]接的端口比较多，端口不够用，则需要将主板上的P6[5]引出来接到有多个针的地方进行中转一下。build工程。步骤二：编写程序代码打开main.c添加代码启动ADC模块，LC