职业分析师们共同以为未来体系的开展趋势是移动便携、"绿色"节能,以及在终端设备中集成更多的传感器。这种开展趋势,要求模数 (ADC) 转换器和数模 (DAC) 转换器具有更多的通道数、更高的速度和功用,一同还要求更低的功耗预算、更小的尺度以及更低的本钱。
各大数据转换器厂商通过制作更多集成了其他电路组件的数据转换器对这些需求做出了活跃的呼应。虽然在许多微处理器内核周围有很多的外围设备,一些功用需求正推进许多特别模仿前端或许其他模仿"配套"芯片的开展,其与一颗独自的处理器一同作业。
例如,TI 最近推出了ADS1298,其为一款完好的心电图(ECG)体系前端。它将八个具有可编程增益放大器和很多辅佐电路的 24 位 ADC 封装到一个单 BGA 或许 TQFP 封装中。因为数据转换器成为单封装集成体系的组成部分,因而它们往往变得愈加有用;ADS1298的产品说明书触及了许多详细的功用和术语,ECG 设备范畴以外的一些制作厂商对此或许并不了解。是否这就意味着您只能将ADS1298用于 ECG 运用呢?
若想研讨这些集成器材并了解其怎么使您的体系获益,只需将它们拆分开来,看其怎么完成所谓的信号链,如图 1 所示。
图1信号链结构图
图 1 所示结构图可代表信号处理的一切体系。假如它是一个丈量或许数据收集体系,则信号链开端于传感器,通过信号调理电路,进入一个 ADCr,然后完毕于处理器。假如它是一个控制体系、一个音频处理体系亦或是一个软件界说无线电设备则或许存在一些有必要变回到模仿信号的处理器输出;这种状况显现在结构图的右手侧二分之一处。
不论您要规划的体系是什么类型,都有一种较好的办法来确认完成您信号链的一些组件。一般来说,处理器是首要要挑选的第一种组件。这种挑选,一般根据对器材的了解程度(其为您的公司在从前规划中现已运用过的处理器),或许针对某些外围设备以及其具有的功用来做出挑选。因而,您在图 1 所示结构图的中心方位开端,然后向外层层开展。
这就意味着,下一个挑选的就是数据转换器,而以模仿电路作为开端是契合逻辑的。假定咱们正在规划一个丈量体系,则咱们只需与一个ADC 打交道。确认您的丈量需求多高的分辨率以及需求多快的丈量速度是一个重要的决议。当然,还有许多其他方面需求考虑,可是两个重要的方面是速度和分辨率。请注意,我并没有说过数据转换器有多少位之类的话–仅仅说您的丈量需求多高的分辨率,它是一些物理参数。因而,最好是说您的丈量需求至少 250ppm 的分辨率,而不是说挑选一个 12 位的转换器。
假如咱们的规划进程真的是自内向外,下一个就是信号调理,但其意图是运用传感器供给的一切信号,然后让其与数据转换器的输入规模匹配。因而,咱们首要有必要了解传感器供给给咱们的是什么样的信号。咱们假定传感器最大可输出 2V,则 2*250ppm = 0.5mV 就是您期望在传感器能够丈量到的成果。
现在,您能够考虑怎么丈量 0.5mV 改变。处理这一问题的一种办法是,运用一个放大器对信号进行增益,以匹配您转换器的满刻度规模-咱们假定为 5V。增益 2.5 今后,传感器的 0.5mV 变为 1.25mV,因而转换器需求从 5V 中解分出1.25mV,即 1/4000。所以,一个 12 位的转换器便能够担任。另一种办法是,运用一个更高分辨率的转换器,能够直接丈量 0.5mV,不再需求信号调理。运用哪种办法,详细取决于去除放大器而运用高分辨率转换器今后,所节约功耗和体积的巨细,以及节约本钱的多少。还存在别的一种状况,即传感器阻抗如此之高以至于其无法直接进入到转换器中,因而去除放大器便不是一种选项。
了解体系信号链并了解每个模块的需求能够协助您确认这些高度集成的转换器中,是否真的有一种转换器对您的规划有所协助。您当然能够将ADS1298用于 ECG 以外的体系,但仅当您的信号链需求一切器材内部模块时,它带来的许多优点才具有吸引力。
在今后的文章中,咱们将介绍精确收集信号并以数字域表明的一些基础知识。许多咱们想当然的经历规律或许主张都需求详细状况详细分析,意图是了解给出这些主张的原因,以便在给定详细体系要求的状况下协助您了解怎么运用这些规律和主张。