Высокоточный АЦП/ЦАП на чипах ADS1256 и DAC8552 Waveshare

Технические характеристики

• Модель: Raspberry Pi High-Precision AD/DA Expansion Board Waveshare (SKU:11010)
• Питание: 3.3В+5В постоянного тока DC
• Аналого-цифровой преобразователь ADS1256
  • Разрешение: 24-бит
  • Частота дискретизации, макс: 30 Кбит/сек
  • Аналоговые входные каналы:
    • Несимметричные с общей землёй: 8
    • Дифференциальные: 4
  • Цифровые входные каналы с триггером Шмидта: 4 (макс. 3.6В)
  • Опорное напряжение: 2.5В
• Цифро-аналоговый преобразователь: DAC8552
  • Разрешение: 16-бит
  • Выходные каналы: 2
  • Опорное напряжение: 3.3В или 5В
• Аналоговые компоненты: 10к потенциометр, фоторезистор
• Коммуникационные интерфейсы: штыревые разъёмы, винтовые клеммы, двухсторонний 40-контактный разъём GPIO
• Индикация: напряжение питания (3,3В), сигналы ЦАП (каналы А, В)
• Размеры: 65.07 х 56,21

Популярные модели программируемых одноплатников Raspberry Pi и Nvidia Jetson Nano оснащаются 40-контатными разъёмами с выводами общего назначения GPIO. Без исключения все выводы периферийных GPIO-разъёмов у обозначенных устройств являются цифровыми входами/выходами их главных ЦПУ, способные оперировать исключительно импульсами логических сигналов c уровнем напряжения 3.3 вольта. Собственного аппаратного инструментария для обработки входящих/исходящих аналоговых сигналов у перечисленных вычислительных устройств не предусмотрено (имеющиеся средства вывода звука в порты AUX/HDMI не учитываются). Модуль расширения AD/DA с высокоточными аналого-цифровым ADS1256 и цифро-аналоговым DAC8552 преобразователями от Waveshare сконструирован в соответствии с техническим дизайном платформы Raspberry Pi и подходит к комплекту разработки NVIDIA Jetson Nano DevKit. В тоже время плата расширения AD/DA функционально совместима со многими другими микроконтроллерными решениями наподобие Arduino, Wemos, STM32, ASUS Tinker Board, Banana Pi, и так далее. Плата расширения High-Precission AD/DA Board предназначена обеспечить дополнительный интерфейс с простым и надёжным функционалом в современных проектах, использующих различные аналоговые датчики и сенсоры.

На плате расширения AD/DA размещены 24-битный АЦП ADS1256 c 8-канальным несимметричным входом (4-канальным дифференциальным входом) и 16-битный ЦАП DAC8552 с 2-каналым выходом. Кроме двух микросхем преобразователей, в модуль интегрированы вспомогательные аналоговые компоненты — это простые фоторезистор, поворотно-механический потенциометр 10кОм и пара светодиодов красного цвета. С помощью набора быстросъёмных перемычек-джамперов, встроенные в модуль расширения AD/DA Waveshare аналоговые компоненты легко подключаются к соответствующим входам АЦП/выходам ЦАП, и также легко отключаются. Эти независимые компоненты позволяют провести оценку преобразования аналоговых сигналов без подключения к внешнему оборудованию. А также могут быть свободно задействованы в любом приложении.

Аналоговые входы/выходы преобразователей АЦП/ЦАП объединены с линиями напряжения питания, разведены в клеммной колодке винтового крепления, и удобно сгруппированы в рядах разъёмов подключения внешних датчиков или сенсоров. Все 40 контактов GPIO-разъёма в модуле AD/DA Expansion Board RPi продублированы сверху для задач дальнейшего расширения приложения с возможностью установки других электронных модулей или присоединения проводных шлейфов.

Компоненты на плате расширения Высокоточный АЦП/ЦАП для Raspberry Pi

1. Raspberry Pi 40-GPIO интерфейс: для подключения к Pi
2. Аналоговые входы/выходы: винтовые клеммы AIN0-AIN7, DAC0, DAC1
3. Аналоговые и цифровые входы: штыревые разъёмы для датчиков или сенсоров. Распределение АЦ входов:
   1. AD0-AD7: аналоговые ADS1256
   2. D0-D3: цифровые ADS1256
   3. P22-P25: цифровые Raspberry Pi
4. Генератор частоты: 7.68М
5. LM258-2.5 опорное напряжение для АЦП ADS1256
6. Фоторезистор
7. Индикаторы каналов А и В выхода ЦАП DAC8552
8. Поворотный потенциометр 10 кОм
9. Высокоточный 16-битный ЦАП DAC8552
10. Индикатор напряжения питания 3.3В
11. Высокоточный 24-битный АЦП ADS1256
12. Перемычки сопряжения аналоговых компонентов со входом АЦП: потенциометр - AIN0, фоторезистор - AIN1
13. Перемычки сопряжения аналоговых выходов А и В ЦАП со светодиодными индикаторами
14. Перемычки выбора напряжения VCC для внешних аналоговых датчиков и опорного напряжения VREF для ЦАП
15. Перемычка конфигурации опорного сигнала аналогового нуля AGND. Когда входы 1-8 АЦП используются для несимметричного измерения, AINCOM должен быть соединён с общим нулём GND или внешним аналоговым нулём AGND.

Физические размеры печатной платы, мм

Сопроводительная документация

1. Руководство пользователя платой расширения AD/DA Board (англ., PDF)
2. Электрическая принципиальная схема High-precision AD/DA Board (PDF)
3. Спецификация АЦП ADS1256 (англ., PDF)
4. Спецификация ЦАП DAC8552 (англ., PDF)
5. Спецификация LM258-2.5 (англ., PDF)

Программное обеспечение

1. Исходники и примеры к ADS1256/DAC8532 для RPi BCM2835/Jetson Nano (7z-архив), зеркало на GitHub'е
2. Библиотеки BCM2835 C и WiringPi для Raspberry Pi