Analiştii din industrie au identificat toate tendinţele unui sistem spre portabilitate, încadrarea în conceptul green, reducerea consumului de energie şi mai mulți senzori în echipamente finite. Aceste tendinţe conduc la necesitatea unui număr de canale mai mare, viteză mai mare de prelucrare şi performanţe mai bune ale convertoarelor din domeniile analogic / digital (ADC) şi digital / analogic (DAC), în timp ce se cer consumuri mai reduse de putere, dimensiuni mai mici şi costuri mai mici.
Producătorii de convertoare de semnal răspund la aceste solicitări prin crearea de mai multe convertoare de date, care sunt integrate cu alte componente de circuit. Deşi există mai multe nuclee microcontroler având în jur un set bogat de periferice, unele cerinţe de performanţă conduc la crearea de dispozitive front-end specifice sau alte cipuri numite companion, care lucrează împreună cu un procesor separat.
De exemplu, Texas Instruments a introdus recent ADS1298, un dispozitiv front-end complet pentru sisteme electrocardiograf (ECG). Acesta pachete de 8 convertoare ADC pe 24 biţi cu amplificatoare programabile şi o serie de circuite auxiliare într-un singur pachet BGA sau TQFP. Ca şi convertoarele de date care devin parte ale unui sistem integrat într-un singur pachet, ele tind să devină orientate mai mult spre o aplicaţie specifică; foaia de catalog pentru ADS1298 se referă la mai multe funcţii specifice şi are o terminologie care nu este înțeleasă de producătorii din afara domeniului de echipament ECG. Înseamnă că se poate folosi ADS1298 doar pentru aplicaţii ECG?
Analizând aceste dispozitive integrate, precum şi modul în care acestea pot beneficia de sistemul dvs., este pur şi simplu o chestiune de înțelegere simplă şi de a vedea modul în care este alcătuit ceea ce este denumit lanţ de semnal, aşa cum este ilustrat în figură.
Schema bloc ar putea reprezenta aproape orice sistem care procesează un semnal. Dacă este un sistem de măsurare sau achiziţie de date, atunci lanţul începe de la senzor, continuă cu circuite de condiționare a semnalului într-un ADC, şi apoi se termină la procesor. În cazul în care este un sistem de control sau sistem de prelucrare software de semnale în domeniul audio sau radio, atunci din procesor trebuie să iasa semnale care sunt convertite în domeniul analogic printr-un DAC; acest lucru este prezentat în jumătatea din dreapta a schemei bloc.
Indiferent de tipul de sistem de care aveţi nevoie, pentru a proiecta, trebuie o bună abordare pentru a înțelege funcționarea componentelor care realizează lanţul de semnal. În general, procesorul este prima componentă selectată. Această selecţie, de obicei, se face pe baza familiarizării cu un dispozitiv (este unul pe care compania dvs. l-a utilizat pentru modelele anterioare), sau pentru un anumit set de periferice şi capacităţile pe care le oferă. Astfel, se va începe de la centrul diagramei de mai jos, şi se va lucra la calea spre exterior.
Acest lucru ar însemna că un convertor de date este alegerea următoare, şi este logic să se înceapă cu circuitele analogice.
Să presupunem că se proiectează un sistem de măsurare, deci e necesar un ADC. Deciziile mari sunt legate aici de mărimea rezoluţiei de care este nevoie pentru măsurarea dvs. şi de viteza necesară pentru a măsura un parametru. Există o serie de alte lucruri care se iau în considerare, dar două sunt mai importante: viteză şi rezoluţie. Observaţi că nu am spus nimic despre cât de mulți biţi trebuie să aibă convertorul de date, legat de parametrii fizici, pentru a rezolva măsurarea dvs. În acest moment e mai bine să spun că sistemul de măsurare trebuie să aibă o rezoluție de cel puţin 250 ppm, mai degrabă decât decide necesitatea unui convertor de 12 biţi.
Condiționarea semnalului urmează a se lua în considerare, iar scopul este ca, orice semnal dat de un senzor să fie adus în gama de intrare a convertorului de date. Deci, primul lucru pe care trebuie să-l înţelegem este ce fel de semnal va furniza senzorul. Să spunem că senzorul poate avea maxim 2V, deci 2 * 250ppm 0.5mV este ceea ce se speră să se poată măsura de la senzor.
Acum, aveţi posibilitatea de a lua în considerare cum se va măsura această schimbare de 0.5mV.
O modalitate de abordare este de a folosi un amplificator de semnal pentru a ajunge la încadrarea în întreaga gamă a convertorului – să spunem că este 5V. Cu o amplificare de 2.5, tensiunea de 0.5mV pe senzor devine 1.25mV, deci este nevoie de convertor pentru a asigura rezoluția de 1.25mV din 5V, respectiv 4000 nivele. Deci, un convertor de 12 biți poate asigura conversia. O altă abordare ar fi utilizarea unui convertor cu rezoluţie mai mare, care ar putea măsura 0.5mV direct, şi nu trebuie condiţionarea de semnal. Alegerea depinde de puterea consumată, dimensiune şi costul mai mic prin eliminarea amplificatorului, doar folosind un convertor cu rezoluţie mai mare. Amplificatorul poate fi necesar, de asemenea, pentru că impedanţa senzorului este de aşa natură încât nu se poate merge direct într-un convertor, iar eliminarea amplificatorului nu poate fi o opțiune. Înţelegerea lanţului de semnal prin sistem şi ceea ce este necesar din fiecare bloc, vă poate ajuta să decideţi dacă unul din aceste convertoare puternic integrate va ajuta în mod real design-ul. Se poate folosi cu siguranţă ADS1298 pentru alte sisteme decât ECG, dar beneficiile pe care le-ar putea aduce pot deveni atractive în cazul în care lanţul de semnal are nevoie de toate blocurile din interiorul acestui dispozitiv.
www.ti.com
ECAS ELECTRO distribuitor Texas Instruments