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設計精密數據采集系統時如何節省空間和開發時間

2512909 2022-11-24 | pdf | 259.88KB | 次下載 | 免費

資料介紹

工業自動化和醫療保健系統的設計人員越來越多地采用先進的傳感、檢測以及圖像和視頻捕獲技術進行數字化和分析。然而，分析僅與輸入數據一樣好，其采集依賴于高性能、高動態范圍、精確穩定的信號調節和轉換模塊。使用分立電路方法設計這些模塊需要大量的設計資源、電路板空間和時間，所有這些都會增加總體成本。工業自動化和醫療保健系統的設計人員越來越多地采用先進的傳感、檢測以及圖像和視頻捕獲技術進行數字化和分析。然而，分析僅與輸入數據一樣好，其采集依賴于高性能、高動態范圍、精確穩定的信號調節和轉換模塊。使用分立電路方法設計這些模塊需要大量的設計資源、電路板空間和時間，所有這些都會增加總體成本。與此同時，設計人員需要確保他們的終端系統保持競爭力，這意味著在確保出色性能的同時盡可能降低成本和縮短上市時間。與此同時，設計人員需要確保他們的終端系統保持競爭力，這意味著在確保出色性能的同時盡可能降低成本和縮短上市時間。本文簡要介紹了一個典型的數據采集系統及其核心要素。然后介紹了本文簡要介紹了一個典型的數據采集系統及其核心要素。然后介紹了Analog Devices Inc.Analog Devices Inc.的數據采集 (DAQ) 模塊，該模塊集成了許多關鍵元素以提供穩定的 18 位、每秒 2 兆采樣 (MS/s) 性能。還介紹了評估板，以幫助設計人員熟悉該模塊及其使用方法。的數據采集 (DAQ) 模塊，該模塊集成了許多關鍵元素以提供穩定的 18 位、每秒 2 兆采樣 (MS/s) 性能。還介紹了評估板，以幫助設計人員熟悉該模塊及其使用方法。數據采集??系統的元素數據采集??系統的元素典型的數據采集系統如圖 1 所示。感興趣的信號由傳感器拾取，傳感器輸出電信號以響應某些物理現象。傳感器的輸出可能是單端或差分的，并且可能需要一些信號調節，例如濾波。為了從模數轉換器 (ADC) 獲得最大可能的動態范圍，必須放大信號以匹配 ADC 的輸入電壓范圍。放大器增益和失調通常由精密電阻控制，必須仔細匹配以考慮動態和溫度漂移因素。溫度依賴性通常要求組件在物理上非常接近。動態條件包括必須最小化的噪聲和失真水平。典型的數據采集系統如圖 1 所示。感興趣的信號由傳感器拾取，傳感器輸出電信號以響應某些物理現象。傳感器的輸出可能是單端或差分的，并且可能需要一些信號調節，例如濾波。為了從模數轉換器 (ADC) 獲得最大可能的動態范圍，必須放大信號以匹配 ADC 的輸入電壓范圍。放大器增益和失調通常由精密電阻控制，必須仔細匹配以考慮動態和溫度漂移因素。溫度依賴性通常要求組件在物理上非常接近。動態條件包括必須最小化的噪聲和失真水平。圖 1：典型的 DAQ 系統從傳感器采集數據，調節數據，優化施加到 ADC 的信號幅度，并將數字數據傳送到系統處理器。（圖片來源：Analog Devices）圖 1：典型的 DAQ 系統從傳感器采集數據，調節數據，優化施加到 ADC 的信號幅度，并將數字數據傳送到系統處理器。（圖片來源：Analog Devices）逐次逼近寄存器 (SAR) ADC 必須具有足夠的動態范圍，由分辨率的位數表示。它還需要緩沖、穩定和干凈的電壓基準。逐次逼近寄存器 (SAR) ADC 必須具有足夠的動態范圍，由分辨率的位數表示。它還需要緩沖、穩定和干凈的電壓基準。最后，獲取的數據必須可以通過通信接口訪問。使用分立組件實現這樣的數據采集系統需要更多的物理空間，并且通常會導致比集成設備更差的性能。例如，考慮驅動 ADC 的差分放大器的性能要求，它必須使放大器輸入兩端的輸入和反饋電阻緊密匹配，因為任何不平衡都會降低共模抑制比 (CMRR ). 同樣，輸入電阻器必須與反饋電阻器精確匹配，以設置該級的增益。這些電阻器也必須隨溫度變化，因此要求它們靠得很近。此外，