色哟哟视频在线观看-色哟哟视频在线-色哟哟欧美15最新在线-色哟哟免费在线观看-国产l精品国产亚洲区在线观看-国产l精品国产亚洲区久久

0
  • 聊天消息
  • 系統消息
  • 評論與回復
登錄后你可以
  • 下載海量資料
  • 學習在線課程
  • 觀看技術視頻
  • 寫文章/發帖/加入社區
會員中心
創作中心

完善資料讓更多小伙伴認識你,還能領取20積分哦,立即完善>

3天內不再提示

可配置模擬前端簡化與數百個傳感器的接口

星星科技指導員 ? 來源:嵌入式計算設計 ? 作者:Wil Florentino ? 2022-06-14 11:12 ? 次閱讀

手機工業設備甚至醫療設備,傳感器在我們的智能設備中無處不在的使用增加了對更智能的傳感器技術的需求,這些技術更通用、更低的總體成本,并且需要更少的資源來開發和維護。

大多數模擬傳感器系統包含三個關鍵元素:測量特定形式能量的模擬傳感器、處理傳感器信號的數字等效物的微控制器MCU),以及它們之間的模擬前端 (AFE) 系統(圖 1 )。AFE 接收傳感器的信號并將其轉換/轉換以供 MCU 使用,因為在大多數情況下,傳感器輸出信號不能直接連接到 MCU。

圖 1:模擬前端 (AFE) 轉換和調節模擬傳感器信號以供 MCU 使用。

poYBAGKn_MyAabfZAAJ1J7c-sns823.png

與當前 AFE 設計方法相關的挑戰是耗時的試錯調整過程,以及缺乏從單個 AFE 支持多個傳感器的靈活性和可擴展性。此外,許多 AFE 在生產過程中沒有考慮傳感器漂移或調整傳感器微調,這直接降低了傳感器的質量。然而,全新的完全可配置 AFE 技術使設計人員能夠克服這些障礙。

AFE 的重要性

AFE 本身執行多種功能,具體取決于應用。AFE 的一項功能是放大微弱到 MCU 無法讀取的信號。AFE 電路采用放大器來提供比傳感器提供的電壓大數百或高達數千倍的輸出電壓。這通常使用運算放大器來完成,運算放大器的成本和功率會根據所需的特性而有很大差異。根據傳感器特性,AFE 放大器結構會有所不同。例如,如果傳感器輸出是差分且低阻抗的,則可以使用簡單的差分輸入。另一方面,如果傳感器輸出是差分和高阻抗的,則可能需要更復雜的儀表放大器和匹配的高阻抗輸入。

AFE 的另一個功能是過濾來自傳感器的不需要的頻率范圍,例如,以滿足 Nyquist 限制或消除 DC 偏移。在將模擬信號轉換為數字信號之前,必須消除這種噪聲。AFE 必須采用低通濾波器電路來阻擋高頻噪聲和/或采用高通電路來消除低頻噪聲。

AFE 的第三個功能是將信號從一種信號類型轉換為另一種信號類型。例如,典型的傳感器輸出電壓,但有些輸出電流。MCU ADC 電路不接受電流輸入,因此這些電流必須在進入 MCU 之前轉換為電壓。這種電流到電壓的轉換由 AFE 電路(稱為跨阻 (I/V) 電路)執行,該電路還將產生的電壓放大到 MCU 可用的電平。

AFE 設計面臨的挑戰

大多數 AFE 電路都是定制設計的,以滿足正在開發的特定系統的電氣要求。工程師必須設計電路,選擇合適的 IC 和無源元件,然后測試和調整生成的電路和 PCB 布局。在許多情況下,這需要試錯法來校準正確的模擬電路設計。這種迭代調整過程既耗時又耗費資源,對開發成本和上市時間產生不利影響。此外,由于特定的組件行為、電路板布局和附近的噪聲源,AFE 通常難以仿真并且必須進行調整。

支持多個傳感器的 AFE 電路的可擴展性也有限或沒有可擴展性,更不用說多種類型的傳感器(即不同的拓撲結構)。AFE 電路是為一個特定的傳感器設計的,因此即使使用相同的拓撲結構,也很難將一個傳感器換成另一個使用相同 AFE 的傳感器。

最后,傳感器需要在生產過程中不斷調整——針對傳感器修整進行調整——或者因為它們會隨著時間的推移而退化,并且在部署到現場后不容易被糾正。固定組件 AFE 設計無法校正傳感器漂移,也無法輕松調整傳感器微調。軟件支持的設計方法可以提供幫助。

讓我們來看看這些挑戰中的每一個。

可配置的 AFE 簡化了校準試驗和錯誤

查看可用的數百種不同類型的傳感器,可以觀察到常見的拓撲結構和信號特性范圍,并了解能夠簡單地改變運算放大器的特性或動態改變增益值,將顯著降低復雜性并減少開發時間。

Renesas Smart Analog 技術就是一個完全可配置的 AFE 技術的例子,它支持這種能力。如圖 2 所示,這種技術包括五個要素:三個獨立的可配置放大器、一個具有同步檢測能力的附加放大器、一個通用運算放大器、一個具有可變截止頻率的低通濾波器,最后是一個高通濾波器具有可變截止頻率。

圖 2:具有可選集成 MCU 的完全可配置 AFE 示意圖

poYBAGKn_NaAYtgvAATgm2WOKw4599.png

設計工程師只需為這些不同的電路模塊設置主要參數,然后選擇這些模塊之間的連接,即可創建所需的定制 AFE 電路。三個高度可配置的放大器可用于生產定制的 I/V 跨阻轉換器/放大器、同相放大器、反相放大器、差分放大器或求和放大器。該芯片可以定制配置以實現一系列信號放大增益,并提供可調節的信號電壓偏移范圍。

此外,該 IC 中的放大器可配置為實現單通道、高阻抗儀表放大器。這種類型的差分放大器對于連接高阻抗傳感器(例如壓電類型)是必不可少的。

由于 AFE 負責放大/過濾/轉換來自傳感器的信號,MCU(內部或外部設備)可以分析 AFE 信號以動態更改增益值(即在系統運行時)以補償變化在周圍環境中。這種“閉環”自調節 AFE 結構提供了更強大、更智能的傳感器接口

集成的 AFE+MCU 設備提供了微調過程自動化的額外好處,因為它將讀取來自 AFE 的信號并將其與已知參數進行比較,從而對 AFE 進行必要的調整,從而降低系統生產成本。同樣,MCU 可以自動調整 AFE 增益,以抵消隨著傳感器退化而隨著時間的推移預計會發生的信號生成偏差。

可配置 AFE 提供可擴展性

雖然可配置性對于降低復雜性和調試時間很重要,但另一個關鍵設計因素是可擴展性。AFE 具有足夠的連接端子來容納通常需要的所有傳感器,從而消除了為每個傳感器配備單獨的 AFE 電路的傳統要求。通過一個 AFE 處理整個傳感器陣列有助于縮小電路板,同時減少系統組件數量,同時將功耗降低多達 20%。事實上,由于這些 AFE 的接口簡單(僅與 SPI 線和 MCU 的 ADC 通道相連),因此可以使用一個 MCU 連接多達 96 個傳感器。

軟件支持的設計方法

極端的可配置性可能會帶來工具復雜性的負擔,因此擁有一個簡單的基于軟件的設計工具非常重要,該工具可以針對特定應用配置和定制 AFE 的特性。當可以簡單地設置 AFE 寄存器值并且拓撲、增益/偏移值和特性都可以在軟件中完成時,設計人員不再需要了解硬件的最低級別,也不需要成為模擬專家。

此類工具應在 PC 上運行,并為選擇典型傳感器類型提供簡單的方法,例如壓力、濕度、加速度、沖擊、磁性和壓電類型——支持多種拓撲和特性。Smart Analog 軟件提供了這種高度直觀的環境,設計人員可以在其中輕松設置參數、更改拓撲、進行偏移調整,并能夠添加濾波器,當然還可以訪問信號引腳。

由于該工具本身已經具有不同傳感器配置文件的庫,因此系統工程師很容易在他們的設計中找到一個起點。AFE 輸出信號的圖形表示可用于監控具有接近實時反饋的系統,這將使 AFE 的調整和調諧變得非常容易。所有這些特性降低了開發的復雜性,從而降低了資源成本。

設置好配置后,該工具會輸出一個寄存器文件,可供 MCU 上的軟件使用。MCU 將傳感器設置存儲在其固件內的片上閃存(非易失性)存儲器中,當系統通電時,MCU 將存儲的設置發送到智能模擬 IC 中的寄存器,從而相應地重新配置該芯片。

簡化 AFE 設計的負擔

AFE 是傳感器系統的關鍵組件,但有時卻被低估了。添加運算放大器和濾波器的典型分立方法以及電阻器的試錯焊接效率不高,調試和開發的時間成本很容易超過添加基于 MCU 的智能可配置 AFE 的成本。但并非所有可配置的 AFE 都是相同的。因此,重要的是要考慮 AFE 支持不同類型傳感器的靈活性和可擴展性,以及“動態”或現場調整的智能。簡單易用的軟件工具可以簡化此過程,甚至團隊中的非模擬專家也可以使用。

審核編輯:郭婷

聲明:本文內容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網站授權轉載。文章觀點僅代表作者本人,不代表電子發燒友網立場。文章及其配圖僅供工程師學習之用,如有內容侵權或者其他違規問題,請聯系本站處理。 舉報投訴
  • 傳感器
    +關注

    關注

    2550

    文章

    51041

    瀏覽量

    753102
  • mcu
    mcu
    +關注

    關注

    146

    文章

    17130

    瀏覽量

    351010
  • 存儲器
    +關注

    關注

    38

    文章

    7484

    瀏覽量

    163768
收藏 人收藏

    評論

    相關推薦

    傳感器模擬前端設計

    LMP90100的3線RTD配置除軟件可編程外,傳感器模擬前端電路產品還可以對傳感器的“健康狀況”進行診斷,這對于
    發表于 03-06 12:17

    labview上百個控件的事件編程

    目前在編寫一labview程序,前面板上有數百個控件分布在不同的選項卡中,想使用事件結構,但控件數目太多了,不知有什么好的編程思路沒,謝謝各位大俠!
    發表于 08-22 10:07

    支持可配置安徽模擬輸出的大時代傳感器可靠嗎

    推出模擬和數字相結合的電流傳感器PAC1921。該全新器件是世界上首個同時支持數字輸出和可配置模擬輸出的高端電流傳感器,能夠通過單輸出引腳呈
    發表于 08-24 10:50

    有哪些用于可靠的電容傳感器接口模擬前端IC測量方法?

    隨著傳統的機械開關的使用,用戶使用電容傳感器接口的經驗直接與各種工作條件下(可靠性)接觸傳感器的響應(靈敏度)方式相關。 當今為開發高質量、可靠電容傳感器
    發表于 08-23 07:59

    PSoC? 模擬協處理資料手冊分享!

    賽普拉斯的 PSoC? 模擬協處理是可編程模擬協處理的可擴展和可重配置的平臺架構;它能夠簡化
    發表于 09-01 16:50

    用于電容傳感器接口模擬前端元件

      因為采用了傳統機械開關,用戶使用電容傳感器接口的方式直接與各種工作條件下(可靠性)接觸傳感器的響應度(靈敏度)相關。本文將介紹一些通用電容傳感器
    發表于 04-01 15:11 ?724次閱讀
    用于電容<b class='flag-5'>傳感器</b><b class='flag-5'>接口</b>的<b class='flag-5'>模擬</b><b class='flag-5'>前端</b>元件

    德州儀器推出業界首款可配置NDIR氣體傳感及pH值傳感AFE

    德州儀器 (TI) 日前宣布推出兩款可配置模擬前端 (AFE),為橋接微處理傳感器提供簡單易用的模塊化解決方案。
    發表于 03-15 09:25 ?765次閱讀

    如何用單個賽靈思FPGA數字化數百個信號

      在新型賽靈思 FPGA 上使用低電壓差分信號(LVDS),只需一電阻和一電容就能夠數字化輸入信號。由于目前這一代賽靈思器件上提供有數百個 LVDS 輸入,理論上使用單個 FPGA 就能夠數字化
    發表于 05-30 11:37 ?1805次閱讀
    如何用單個賽靈思FPGA數字化<b class='flag-5'>數百個</b>信號

    高度集成的傳感器接口模擬前端如何簡化傳感器調理

    傳感器用于各種消費和工業市場,從手機和平板電腦到精密檢測、距離測量、識別/圖像處理和過程儀表應用。許多這些系統集成有多個模擬傳感器,從而使得器件更加智能、高效且多產。這些傳感器可以用于
    發表于 11-05 03:26 ?746次閱讀
    高度集成的<b class='flag-5'>傳感器</b><b class='flag-5'>接口</b><b class='flag-5'>模擬</b><b class='flag-5'>前端</b>如何<b class='flag-5'>簡化</b><b class='flag-5'>傳感器</b>調理

    一種可配置的老化預測傳感器設計

    一種可配置的老化預測傳感器設計_梁華國
    發表于 01-07 16:06 ?0次下載

    “黑匣子”收集了數百個傳感器參數,幫助進行了崩潰分析

    本文檔內容介紹了基于黑匣子收集了數百個傳感器參數,幫助進行了崩潰分析。
    發表于 09-18 15:02 ?0次下載
    “黑匣子”收集了<b class='flag-5'>數百個</b><b class='flag-5'>傳感器</b>參數,幫助進行了崩潰分析

    同時控制/同步數百個繼電器

    電子發燒友網站提供《同時控制/同步數百個繼電器.zip》資料免費下載
    發表于 11-07 15:52 ?3次下載
    同時控制/同步<b class='flag-5'>數百個</b>繼電器

    選擇傳感器和設計模擬前端的過程

    電子發燒友網站提供《選擇傳感器和設計模擬前端的過程.pdf》資料免費下載
    發表于 11-28 10:58 ?0次下載
    選擇<b class='flag-5'>傳感器</b>和設計<b class='flag-5'>模擬</b><b class='flag-5'>前端</b>的過程

    軟件可配置模擬 I/O 的設計理念

    作者: Kenton Williston 曾幾何時,模擬 I/O 就是最專業、功能最固定的硬件。例如,電流驅動和電壓傳感器是完全不同的零件,試圖顛倒其角色可謂是荒謬至極。 軟件可配置
    的頭像 發表于 05-05 11:10 ?857次閱讀
    軟件<b class='flag-5'>可配置</b><b class='flag-5'>模擬</b> I/O 的設計理念

    LMP91002 傳感器模擬前端 (AFE) 系統:針對低功耗化學感測應用的可配置 AFE穩壓數據表

    電子發燒友網站提供《LMP91002 傳感器模擬前端 (AFE) 系統:針對低功耗化學感測應用的可配置 AFE穩壓數據表.pdf》資料免費
    發表于 08-13 09:28 ?0次下載
    LMP91002 <b class='flag-5'>傳感器</b><b class='flag-5'>模擬</b><b class='flag-5'>前端</b> (AFE) 系統:針對低功耗化學感測應用的<b class='flag-5'>可配置</b> AFE穩壓<b class='flag-5'>器</b>數據表
    主站蜘蛛池模板: 久久草这里全是精品香蕉频线观| 2019欧洲hd| 少妇性饥渴BBBBBBBBB| 欧美s00老人| 内射老妇BBX| 免费看成人毛片| 免费亚洲视频| 年轻的搜子8中字在线观看| 蜜饯1V1高H-| 免费精品国偷自产在线在线| 考好老师让你做一次H| 久久这里都是精品| 久色乳综合思思在线视频| 久久人妻少妇嫩草AV蜜桃35I| 久久超碰色中文字幕| 久久99精品国产99久久6男男| 果冻传媒在线观看完整版免费| 国产午夜人成在线视频麻豆| 国产色精品久久人妻无码看片软件 | 各种肉黄浪荡故事集| 成人在线观看国产| 精品久久中文字幕有码| 久久99国产亚洲高清观着| 妈妈的朋友6未删减版完整在线| 么公在浴室了我的奶| 欧美97色伦综合网| 日日干夜夜艹| 羞羞答答dc视频| 亚洲一区二区免费看| 真实国产熟睡乱子伦对白无套| 在线日本高清日本免费| 9988电影网| 耻辱诊察室1一4集动漫在线观看| 国产成人免费高清在线观看| 国产午夜免费不卡精品理论片| 久久99国产精品无码AV| 欧美末成年videos在线| 色爰情人网站| 亚洲中文字幕日本在线观看| 0855福利| 国产69精品9999XXXX|