(注:Kaustubh Gadgil和Robert Schreiber合撰此技能文章。)
跟着体系尺度越来越小,每平方毫米的印刷电路板(PCB)面积都至关重要。与此同时,跟着对数据需求的增加,则需求监督更多的传感器。
本文将评论怎么明显削减PCB占用空间,增加通道密度以及最大极限地发挥其他组件和功用与TI微型数据转换器高度集成的优势,然后以更小的尺度发明更多的价值。
第一个长处:PCB占用空间更小
和封装技能的前进使得电子元件变得越来越小。
如图1所示,TI最新的单通道ADC(ADS7042)占用空间为2.25mm2,几乎是十年前同类ADC的一半。相同,TI最新的单通道DAC(DAC53401)是十年前同类DAC的四分之一。相同,关于多通道运用,TI最新的8通道ADC(ADS7138)和DAC(DAC53608)的占用空间均为9mm2(每个通道约1mm2)。
图1:TI的更小数据转换器
这些微型数据转换器能够削减空间受限规划的PCB尺度,或可将更多通道集成到相同的PCB尺度中,或两者兼有。
长处2:集成模仿功用
许多体系运用分立元件和无源元件来完成各种模仿功用,如信号调理、偏置和比较器。由于TI的小型数据转换器集成了这些功用,它们能够消除许多分立和无源元件,然后减小了PCB的尺度,简化了规划,而且进步了功用和可靠性。
此类集成的一些比如包含:
· 外部组件更少
如图2所示,DAC53401集成了输出缓冲器和内部基准,节约了PCB面积和本钱。
图2:DAC53401中的集成基准和缓冲器
另一个比如是图3所示的ADS7138。关于大多数运用,ADS7138在输入端不需求驱动放大器,因此可再次节约PCB面积和本钱。
图3:ADS7138不需求外部放大器
· 偏置电压发生(固定和可变)
DAC53401的电可擦可编程只读存储器(EEPROM)和压摆率操控特性为发生固定或可变的偏置电压供给了良好条件。图4所示为一个照明运用的示例。
图4:偏置LED的DACx3401
模仿和数字比较器
比较器一般被用在这样的体系中:由于当电流、电压和温度等任何要害信号违背其预期规模时,它会当即向主机操控器宣布警报。此比较器应具有快速呼应时刻和能够防止误报。
如图5所示,独自反应引脚(FB)能够让您把DAC53401当作带可编程阈值电压的模仿比较器运用。
图5:DACx3401能够拜访其内部放大器反应途径
如图6所示,ADS7138将数字比较器功用与可编程阈值、滞后和事情计数器等功用集成在一起,大大降低了错报的可能性。
图6:作为数字比较器的ADS7138
长处3:集成数字特征
更小的数据转换器不只能够进行长途传感器调理,还能够进行长途数据处理。本地处理进步了长途传感器的功用,削减了报警时的呼应时刻,并释放了中央处理器中的一些处理带宽。
比如包含:
· 进步噪声功用的输出均匀
如要削减体系中噪声的影响,一般的做法是在短时刻内均匀传感器读数。如图7所示,ADS7138能够均匀多达128个样本,能将噪声的影响削减10倍以上。
图7:ADS7138内部的均匀特性
· 通用输入/输出(GPIO)
在许多体系中,检测报警事情需求当即进行操控操作(如封闭加热元件或翻开风险指示器)。在ADS7138中,一些模仿输入通道能够监测传感器,而未运用的模仿输入通道能够用作GPIO引脚。如图8所示,被监测的传感器能够本地操控GPIO引脚的状况,或许运用I2C接口的中央处理器能够长途操控状况。
图8:ADS7138: ADC和GPIO
波形发生
在某些体系中,您需求生成特定的波形以发生提示音(如在医疗运用中)或发明LED呼吸作用(如在照明运用中)。像DAC53401这样的DAC具有称之为接连波形生成的特性,使您能够生成三角形、正方形、梯形或锯齿波,如图9所示。
图9:生成多种波形的DACx3401
· 循环冗余校验(CRC)
运用ADCs (如ADS7138)进行要害监测功用或冗余丈量时,有必要坚持数据完整性。如图10所示,ADS7138经过在ADC和中央处理器之间的数据通信上履行CRC来完成这一点。
图10:输入和输出数据上带有CRC的ADS7138
如图11所示,DAC53401和DAC43401等DAC运用CRC来保证写入或从非易失性存储器或EEPROM加载的内容没有损坏。
图11:NVM上带CRC的DACx3401
集成这些模仿功用和数字特性可能会导致集成电路愈加杂乱,但它能够经过增加处理和确诊才能大大削减整个体系的杂乱性。