Trusted ESD系統在德士古氣化爐中的應用

探索與觀(guān)察《.高性能DDS芯片AD9854結構功能簡(jiǎn)介南京郵電大學(xué)李津生丁敏[摘要]本文介紹了ADI公司的離性能DDS芯片AD9854. AD984是-教CMOS工藝的300 MSPS正交完姜DDS芯片，在現代波形發(fā)生與合成、通信領(lǐng)城有著(zhù)廣泛的應用。本文介紹了DDS技術(shù)的基本原理及AD9854內部結構級功能。[關(guān)鍵詞] DDS; AD9854; DDS核; 反辛袼濾波器1.引言(即4)，fwcux為系統時(shí)鐘頻率, N為相位在現代電子技術(shù)中，波形的產(chǎn)生與合成累加器 長(cháng)度。以及基于此的調制應用無(wú)處不在。在直接數從式(5)我們可以看出，當FTW取最小字式頻率合成器(Direct Digital Synthe-值1時(shí)， 輸出頻率最小，也即DDS器 件的分辨sizer, DDS)技術(shù)出現前，一般采用模擬方 率為:法，如晶體管振蕩器、鎖相環(huán)等電路來(lái)實(shí)fumn = 6ucux/2"(6)現。模擬方法可以產(chǎn)生很高的頻率，但是不輸出最大頻率由采樣定理決定，為:圍1單位圓與正弦波夠精確、不易自動(dòng)控制。DDS技 術(shù)的出現和fmex = fwax/2)片具有優(yōu)秀的無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍(SFDR)快速發(fā)展為這類(lèi)應用提供了一種低成本、低3. AD9854的結構與功能100MHz ( +1MHz)輸出下SFDR達到80dB.功耗、高分辨率的解決方案。本文介紹了AD9854是ADI公司的一款CMOS工藝根據奈奎斯特采樣定理，在300MHzDDS技術(shù)的基本原理和ADI公司的高性能DDS 300MSPS 正交的完整DDS芯片。AD9854是-系統時(shí)鐘下，AD9854理論上最高可以輸出芯片系列中的AD9854的結構與功能?？罡叨燃傻男酒?，采用先進(jìn)的DDS技術(shù)，150MHz的信號，在實(shí)際應用中，輸出信號達2. DDS技術(shù)原理內部集成了300MHz的DS核(ASVZ系列為到150MHiz時(shí)，信號質(zhì)量很差，幅度衰減非常DDS技術(shù)可以通過(guò)數字化的方法產(chǎn)生所300MHz, AST2系列為200MHz) 、高速高性能大，實(shí)際可用最高頻率大概在130Mlz左右。需信號的一種技術(shù)。雙路正交DAC、反辛格濾波器、雙路48位頻AD9854的輸出信號數字調諧頻率可以達到每正弦信號的表達式為:率寄存器、雙路14位相位寄存器、4^ 20倍時(shí)秒1億次。a(t) = sin (wt)(1) 鐘倍頻器、 調幅模塊和3ps均方根抖動(dòng)超高(2)雙路正交DAC可以看出幅度的變化與時(shí)間并不成正速 比較器。DDS核內含48位相位累加器和正AD9854內部有兩路DAC一- IDAC和比，但是角度的變化與幅度是成正比的，我弦表。 當用穩定精密的時(shí)鐘源作為基準時(shí)，QDAC。兩路DAC的滿(mǎn)量程輸出幅度由第56引們從單位圓可以解釋?zhuān)鐖D1所示。AD9854能產(chǎn)生頻率和相位非常穩定、幅度編腳的電阻- Ram中電流決定，最大不超過(guò)圖中4表達式為:程可調的正弦或余弦信號，可用作通信、雷20mA，當設置滿(mǎn)量程電流在20mA時(shí)可獲得最Oφ = wOt(2達和其它許多應用中的捷變L0。佳SFDR性能。Rsm的電流由下式?jīng)Q定:正弦波的t時(shí)刻對應值即為單位圓半徑AD9854采用3. 3V單電源供電，允許電源Rsgr = 39.93/1our(Q)8)在縱軸上的投影，0隨&是成線(xiàn)性變化的。誤差為+5%，最大功耗4. 06W.由于整體功耗式中，lour為輸 出滿(mǎn)量程電流.在輸出由式(2)可得: .很大，器件內部控制寄存器設置了可以關(guān)斷高頻信號時(shí)，總諧波失真變得明顯，雙路山= 0p/St =2xf(3)比較器、 QDAC、 數字部分、PLL、反辛格濾DAC的滿(mǎn)量程 電流更應合理設置以獲得最佳在實(shí)際器件中，t=1/wcx, 代入上式波器等模塊的關(guān)斷位， 用戶(hù)可以將未使用的SFDR.兩路DAC都可以由程序設定是否經(jīng)過(guò)則有:模塊關(guān)閉，需要時(shí)再打開(kāi)，減小芯片功耗和反辛格濾波器.four = 0φ x fwax/2n發(fā)熱。AD9854的控制接口采用節省I/0口的2IDAC內部固定于正弦表連接，QDAC可配DDS器件中的相位累加器西歐那個(gè)0-2x線(xiàn)或3線(xiàn)SPI協(xié)議 串行接口和100MHz高速并行置為與內部余弦表連接或獨立出來(lái)，作為一循環(huán)計數，設相位累加器為N位，則2n=2%接口。 AD9854片上重要模塊介紹如下:個(gè)單獨的高速電流DAC使用，此時(shí)QDAC的輸●代入式(4)我們即可得到最終DDS輸出頻率(1)DS核出幅度由用戶(hù)寫(xiě)入的12位二進(jìn)制補碼決定。為:AD9854中的新型高速DDS核提供了48位當QDAC不用時(shí)可以關(guān)斷以降低功耗。four = FTWx fwcux/2N頻率分辨率，在系統時(shí)鐘300MHz的情況下(3) 反辛格濾波器(反sinc濾波器)。式中，four為輸出頻率，FTW為頻率字仍能夠精確 到1uHz,保持17位即可確保該芯DDS是靠高速DAC將模擬正弦信號量化不影響。操作站及工程師站硬件上通過(guò)兩臺的對象鏈接與嵌入)服務(wù)器允許0PC客戶(hù)端通有的被緩存的事件信息，它將輪詢(xún)新的事件交換機和兩個(gè)通信模塊實(shí)現和控制器之間的過(guò) 以太網(wǎng)通信與一個(gè)Trusted系統連接并且信息。所有新的事件信息將被添加到顯示畫(huà)通信，通訊也是完全冗余，安全可靠.訪(fǎng)問(wèn)過(guò)程數據。面中。氣化爐的儀表公共測量點(diǎn)通過(guò)P+F安全另外，這套系統可以通過(guò)順序事件記錄三、運行結果柵將現場(chǎng)來(lái)的信號一分為三在每 臺爐子ESD和過(guò)程歷 史軟件包來(lái)收S0E數據。其中順序通過(guò)儀表計算機班人員內部的反復調監控畫(huà)面給予顯示，重要測量點(diǎn)通過(guò)電纜將事 件記錄收集(SOE)程序產(chǎn)生所有離散變試，完全實(shí)現了所有氣化爐的所有安全聯(lián)鎖信號引至DCS通道，在DCS 上顯示，供工藝人量的時(shí)間標日志 (例如系統內故障，輸出閥要求。其中C#氣化爐最先改造，目前已經(jīng)運員監控。通過(guò)硬件接線(xiàn)實(shí)現ESD與DCS的通門(mén)動(dòng)作等) 對閥門(mén)動(dòng)作時(shí)間要求很高的鎖斗行 - -年時(shí)間有余，系統運行穩定，A#氣化爐訊，安全可靠。系統來(lái)說(shuō)，SOE可 以收集到每個(gè)閥門(mén)動(dòng)作的改造后也已運行半年時(shí)間，均未出現任何系下位程序功能由IEC1131 TOOLSET軟件 時(shí)間， 提供了很大的方便。而過(guò)程歷史程序統故障而導致的停車(chē)問(wèn)題，實(shí)現了氣化爐的實(shí)現，完成渣水鎖斗順控、氣化爐開(kāi)停車(chē)步(PH) 提供記錄模擬變量的功能，可以滾動(dòng)長(cháng)周期安全穩定運行。驟、氣化爐聯(lián)鎖邏輯、旁路及假信號操作等記錄并 且保持最大4000個(gè)記錄。當開(kāi)始收中國煤化工實(shí)際聯(lián)鎖功能，上位監控畫(huà)面的編輯及監控S0E數據時(shí)， 任何當前被緩存在Trusted :均完全由Intouch軟件實(shí)現。上下位之間通通信接 口模塊中的事件信息可以被收集并YHCN M H公有限公Mw過(guò)0PC服務(wù)器實(shí)現通信，OPC(面向過(guò)程控制加到SOE顯 示畫(huà)面中。- -且SOE收集器得到所Q4ICSTMla亞太公司中國代表處:Trused系統中文手冊./2012.071電子世界-11-