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設(shè)計精密數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)時如何節(jié)省空間和開發(fā)時間

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

資料介紹

工業(yè)自動化和醫(yī)療保健系統(tǒng)的設(shè)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(shù)進行數(shù)字化和分析。然而，分析僅與輸入數(shù)據(jù)一樣好，其采集依賴于高性能、高動態(tài)范圍、精確穩(wěn)定的信號調(diào)節(jié)和轉(zhuǎn)換模塊。使用分立電路方法設(shè)計這些模塊需要大量的設(shè)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(yè)自動化和醫(yī)療保健系統(tǒng)的設(shè)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(shù)進行數(shù)字化和分析。然而，分析僅與輸入數(shù)據(jù)一樣好，其采集依賴于高性能、高動態(tài)范圍、精確穩(wěn)定的信號調(diào)節(jié)和轉(zhuǎn)換模塊。使用分立電路方法設(shè)計這些模塊需要大量的設(shè)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(shè)計人員需要確保他們的終端系統(tǒng)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(shè)計人員需要確保他們的終端系統(tǒng)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(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及其核心要素。然后介紹了本文簡要介紹了一個典型的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及其核心要素。然后介紹了Analog Devices Inc.Analog Devices Inc.的數(shù)據(jù)采集 (DAQ) 模塊，該模塊集成了許多關(guān)鍵元素以提供穩(wěn)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(shè)計人員熟悉該模塊及其使用方法。的數(shù)據(jù)采集 (DAQ) 模塊，該模塊集成了許多關(guān)鍵元素以提供穩(wěn)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(shè)計人員熟悉該模塊及其使用方法。數(shù)據(jù)采集??系統(tǒng)的元素數(shù)據(jù)采集??系統(tǒng)的元素典型的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)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(yīng)某些物理現(xiàn)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(diào)節(jié)，例如濾波。為了從模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC) 獲得最大可能的動態(tài)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(diào)通常由精密電阻控制，必須仔細匹配以考慮動態(tài)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(tài)條件包括必須最小化的噪聲和失真水平。典型的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)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(yīng)某些物理現(xiàn)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(diào)節(jié)，例如濾波。為了從模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC) 獲得最大可能的動態(tài)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(diào)通常由精密電阻控制，必須仔細匹配以考慮動態(tài)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(tài)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(tǒng)從傳感器采集數(shù)據(jù)，調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)，優(yōu)化施加到 ADC 的信號幅度，并將數(shù)字數(shù)據(jù)傳送到系統(tǒng)處理器。（圖片來源：Analog Devices）圖 1：典型的 DAQ 系統(tǒng)從傳感器采集數(shù)據(jù)，調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)，優(yōu)化施加到 ADC 的信號幅度，并將數(shù)字數(shù)據(jù)傳送到系統(tǒng)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(tài)范圍，由分辨率的位數(shù)表示。它還需要緩沖、穩(wěn)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(tài)范圍，由分辨率的位數(shù)表示。它還需要緩沖、穩(wěn)定和干凈的電壓基準。最后，獲取的數(shù)據(jù)必須可以通過通信接口訪問。使用分立組件實現(xiàn)這樣的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)需要更多的物理空間，并且通常會導(dǎo)致比集成設(shè)備更差的性能。例如，考慮驅(qū)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(shè)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，