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

數據采集系統中的轉換器如何選擇

要長高 ? 來源:拍明 ? 2023-06-04 17:13 ? 次閱讀

工業過程控制、便攜式醫療設備和自動化測試設備中使用的多路復用數據采集系統(DAS)需要更高的通道密度。在這些系統中,用戶希望測量多個傳感器和監控器信號,并將很多輸入通道掃描至單個ADC或多個ADC中。多路復用的整體優勢在于每通道所需的ADC數量較少,節省了印刷電路板(PCB)空間,降低了功耗和成本。自動化測試設備和電源線路監控應用中的某些系統要求每通道使用專門的采樣保持放大器和ADC,以便對輸入進行同步采樣,從而提升每通道的采樣速率,并保留相位信息,但代價是更多的PCB面積和更高的功耗。系統設計人員根據最終應用的性能、功耗、尺寸和成本要求進行權衡取舍。它們從中選出一個轉換器架構和拓撲,并使用市場上提供的分立式或集成式元件實現信號鏈設計。圖1顯示了多路復用DAS的簡化框圖,可進行監控并對多種傳感器類型進行順序采樣。某些情況下,信號鏈會利用多路復用器與ADC之間的緩沖放大器或可編程增益放大器。

圖片

圖1. 典型多路復用數據采集系統

當多路復用器切換通道時,在其輸入端會產生小電壓毛刺或反沖。該反沖與多路復用器的開啟和關斷時間、導通電阻以及負載電容成函數關系。具有低導通電阻的大開關通常需采用大輸出電容,而每次輸入端開關時,都必須將其充電至新電壓。如果輸出未能建立至新電壓,則將產生串擾誤差。因此,多路復用器帶寬必須足夠大,且多路復用器輸入端必須使用緩沖放大器或大電容,才能建立至滿量程階躍。此外,流過導通電阻的漏電流將產生增益誤差,因此這兩者都應盡可能小。

SAR與Σ-Δ型ADC架構的對比

圖2顯示了基于電荷再分配電容數模轉換器DAC)陣列的逐次逼近型寄存器(SAR)的基本轉換器架構。它在每一個轉換開始的邊沿上對輸入信號進行一次采樣,在每一個時鐘邊沿上進行位對比,并通過控制邏輯調節數模轉換器的輸出,直到該輸出極為接近地匹配模擬輸入。因此,它需要來自獨立外部時鐘的N個時鐘周期,以便以迭代方式實現單次N位轉換。

圖片

圖2. 基本SAR ADC架構

圖3顯示了基本的Σ-Δ型ADC架構,它以調制器的過采樣頻率(KfS)對模擬輸入信號連續采樣,其轉換輸出為KfS處系列采樣的加權均值。分辨率較高的Σ-Δ型ADC轉換時間較長,因為需要2N次采樣才能完成單次轉換。

圖片

圖3. 基本Σ-Δ型ADC架構

內部比較器噪聲和DAC線性度決定SAR ADC轉換的精度,而調制器中積分器的建立時間(開關)則決定Σ-Δ型ADC轉換的精度。SARADC面臨的一個挑戰是,驅動器放大器需要在一次轉換結束與下次轉換起始之間的采集時間內建立其模擬輸入端注入的開關瞬變電流

SAR ADC的輸入帶寬(數十MHz)比采樣頻率高。所需輸入信號帶寬一般在數十到數百kHz內,因此,需要用抗混疊濾波器過濾掉折回目標帶寬的無用混疊信號。在Σ-Δ型ADC的情況下,所需輸入信號帶寬通常在DC至幾kHz之間,數字濾波器的輸入帶寬低于調制器的采樣頻率,因此,放寬了抗混疊要求。數字濾波器濾除目標帶寬以外的噪聲,抽取器則降低輸出數據速率,使其回落至奈奎斯特速率。

多路復用應用面臨的挑戰

精密SAR ADC因為易用性、低功耗、小封裝和低延遲等特點而在很多應用中廣受青瞇,簡化了多路復用DAS的快速通道切換。精密Σ-Δ型ADC具有卓越的帶外抑制性能,而且在實現斬波功能的情況下,能抑制接近直流(50 Hz/60 Hz)的1/f噪聲成分,因而廣泛運用于工業應用和音頻應用中。在這種情況下,ADC的采樣速率是用高分辨率換來的。

SAR ADC固有異步屬性,可以快速設計控制環路,轉換相關的延遲或流水線延遲幾乎為零,并且對接近滿量程的步進輸入能作出快速響應——因此,它是很多多路復用應用的普遍選擇。而Σ-Δ型轉換器架構一般具有單調性(這意味著它能在任意時間點轉換),并采用集成式調制器來實現要求以一個全局內部或外部時鐘源來同步所有內部模塊的過采樣和數字抽取濾波——結果導致非零周期延遲或建立時間問題。有些系統也依賴于統一的多通道數字化過程,其低延遲使采用SAR ADC的通道切換更方便快速。

除了數字濾波器的延遲(群延遲),Σ-Δ型ADC還常用于多種類型的傳感器多路復用——比如溫度、壓力或稱重傳感器——從而以較低的輸出數據速率獲取小電壓變化,比如過程控制。這主要是因為它具有較高的分辨率、精度、噪聲和動態范圍性能,而SAR ADC通常要求每個通道配備低通濾波器或進行緩沖,結果會在空間和成本方面使問題復雜化。

某些精密SAR ADC較高的吞吐速率允許在數字化處理中以較高的掃描速率對多個通道進行多路復用,因而所需的ADC數量較低,節省了PCB面積和成本。精密Σ-Δ型ADC可以進行多路復用的輸出數據速率受限于數字濾波器類型的建立時間,這就限制了其為多路復用器通道建立快速滿量程瞬態的能力。建立時間還會因所使用的數字濾波器類型而不同。用戶必須等到數字濾波器的建立時間完全結束,才能取得有效的轉換結果,然后才能切換到下一個通道。某些內置sinc (sinx/x)數字濾波器的Σ-Δ型ADC允許在單個周期內完成建立或零延遲,方法是屏蔽內部數字濾波器結果,同時在第一個轉換周期內、或在開始新的采樣周期前輸出完全建立的數據結果。這些ADC的輸出數據速率始終低于其完全建立的延遲時間過后的速率。

兩類精密ADC在多路復用應用中面臨的共同問題是帶寬、建立時間和輸入范圍要求。在一個多路復用DAS中,當輸入通道切換到下一通道時,一個重大難題是ADC必須支持集成式和分立式多路復用精密DAS解決方案大電壓幅度步進的變化和快速轉換(哪怕是直流信號),因為輸入步進可能從負滿量程電壓(有時候是接地)轉換為正滿量程電壓,反之亦然。

換言之,兩個輸入通道之間會在很短的時間內產生大電壓步進,并且ADC輸入必須要能夠建立這個大電壓步進。這為ADC驅動器帶來了額外負擔,而且在這種情況下,ADC驅動器的大信號帶寬性能成為了選擇ADC驅動器的關鍵規格。在大幅度步進的情況下,非線性效應顯現,并且壓擺率和輸出電流特性會限制ADC驅動器的性能和輸出響應。多路復用器通道開關必須與ADC轉換引腳同步,并且在啟動轉換之后應當等待一段較短的開關延遲(幾十ns),然后再切換到下一通道,這樣可以有充分的時間建立所選通道。為了保證最大吞吐速率時的性能,多路復用系統的所有元件都必須在多路復用器切換與下一次轉換開始之間的時間里在ADC輸入端完成建立。

集成式和分立式多路復用精密DAS解決方案

如今,市場上有集成式和分立式兩類多路復用應用解決方案,具體取決于客戶的需求。分立式多路復用解決方案的優勢是,在基于性能求選擇合適的信號調理組件時具有較大的靈活性。用戶仍然需要面臨與通道切換、時序和建立時間相關的復雜設計問題。我們也可以認為,如果用戶可以切換多路復用器輸入通道,進行外部校準以排除誤差,靈活性仍然存在,但是,結果很可能會增加電路板尺寸和成本,犧牲性能和靈活性。有些客戶也會出于靈活性考慮,偏好自行對FPGA實施定制數字濾波,而不采用片內集成的濾波器。

如果客戶使用集成式多路復用解決方案,則無需擔心通道切換、時序和建立時間問題。另外,這種方式可以提供獨立通道配置,而且帶有不同的輸入范圍和誤差校準選項。這種情況下,客戶在信號調理方面的靈活性較低,但該方式可以簡化設計,節省面積和物料成本,同時還具有充足的性能。當今市場上現有的部分高度集成式SAR和Σ-Δ型ADC可以克服在設計精密DAS時面對的諸多挑戰。這些IC消除了對輸入信號進行緩沖、電平轉換、放大、衰減或以其他方式調理的必要性。它們還消除了共模抑制、噪聲、通道切換、時序和建立時間等方面的擔憂。

選擇SAR或Σ-Δ型轉換器架構時,系統設計人員應當根據多路復用數據采集系統的性能、功耗、尺寸和成本要求考慮本文中的設計優缺點。

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
  • 轉換器
    +關注

    關注

    27

    文章

    8694

    瀏覽量

    147091
  • SAR
    SAR
    +關注

    關注

    3

    文章

    416

    瀏覽量

    45950
  • adc
    adc
    +關注

    關注

    98

    文章

    6496

    瀏覽量

    544470
  • 數據采集系統

    關注

    4

    文章

    254

    瀏覽量

    30897
收藏 人收藏

    評論

    相關推薦

    基于24位高精度A/D轉換器實現多通道數據采集系統的設計

    ∑一△A/D轉換技術以其高分辨率和大的動態范圍在數據采集系統得到了廣泛應用:但∑一△A/D轉換器通常采用串行傳輸,因此由它實現的
    發表于 06-26 09:51 ?2646次閱讀
    基于24位高精度A/D<b class='flag-5'>轉換器</b>實現多通道<b class='flag-5'>數據采集</b><b class='flag-5'>系統</b>的設計

    基于USB總線的高速數據采集系統

    的核心,它包括A/D轉換器、微控制、USB通信接口等。在高速數據采集系統?由于現場輸入信號是高頻模擬信號,因而信號的變化范圍都比較大?如
    發表于 04-11 17:20

    基于USB數據采集系統的研究與設計--ResearchandDesignofDataAequisitio

    傳統總線不足之處,在此基礎上研究了基于USB的數據采集系統,根據系統應該達到的技術指標,從而確定系統的整體框架和各個部分芯片的選擇。整個
    發表于 06-10 00:57

    基于DSP和MAX1420的高速數據采集系統

    本帖最后由 mr.pengyongche 于 2013-4-30 03:26 編輯 1 引言  數據采集系統是通信與信息技術領域中重要的功能模塊,應用廣泛。而傳統的數據采集系統
    發表于 12-14 10:24

    在MCU系統利用ADC技術的數據采集

    ,本文將主要關注數據采集系統的捕獲階段。捕獲復雜的混合信號MCU必須能夠從模擬世界捕獲某些有用信息,并且能夠把連續時間信號轉換成離散的數字形式。模數
    發表于 06-28 06:47

    數據采集卡概述

    自己位置的溫度信號,數據采集卡就至少需要6個AD轉換器,來滿足系統檢測的要求。絕大多數數據采集卡上只有一個AD轉換器,通過使用模擬開關來分時
    發表于 07-10 08:22

    怎么設計新型8通道數據采集系統

    或者DSP為核心,控制數據采集并對數據進行相應處理,A/D轉換器的啟動、通道選擇數據傳輸和讀取均依靠軟件編程來實現。
    發表于 08-15 07:07

    怎么設計新型8通道數據采集系統

    或者DSP為核心,控制數據采集并對數據進行相應處理,A/D轉換器的啟動、通道選擇數據傳輸和讀取均依靠軟件編程來實現。由于受MCU或者DSP
    發表于 08-16 06:57

    請問怎么設計一種高速數據采集系統

    怎么設計一種高速數據采集系統數據采集系統的組成及原理是什么?如何實現高速A/D轉換器與DSP的接口設計?
    發表于 04-12 06:10

    24位A/D轉換器CS5381怎么用在高速高精度數據采集系統里面?

    24位A/D轉換器CS5381怎么用在高速高精度數據采集系統里面?
    發表于 04-14 07:04

    選擇A/D轉換器件需要考慮哪些因素呢

    AD選型需要考慮的因素A/D器件和芯片是實現單片機數據采集的常用外圍器件。A/D轉換器的品種繁多、性能各異,在設計數據采集系統時,首先碰到的就是如何
    發表于 01-13 06:01

    數據采集系統濾波選擇

    數據采集系統選擇合適的低通(抗混疊)濾波并不像看起來那么簡單。一般情況下,根據轉換器的采樣頻率選擇低通濾波
    發表于 03-24 13:32 ?1385次閱讀

    單片機系統中高速數據采集的實現

    介紹一種單片機系統 高速數據采集 的實現方法,在單片機與高速A/D轉換器之間以靜態存儲作緩沖
    發表于 07-18 16:59 ?193次下載
    單片機<b class='flag-5'>系統</b>中高速<b class='flag-5'>數據采集</b>的實現

    用于復用器的數據采集的AD轉換器ADC0816和ADC0817的詳細資料概述

    ADC0816和ADC0817,CMOS16通道數據采集裝置是可選擇的多輸入8位A/D轉換器。除了標準的8位逐次逼近型A/D轉換器之外,這些器件還包含16位模擬多路復用器,其具有4位鎖
    發表于 05-25 11:47 ?25次下載
    用于復用器的<b class='flag-5'>數據采集</b>的AD<b class='flag-5'>轉換器</b>ADC0816和ADC0817的詳細資料概述

    如何選擇數據采集系統轉換器

    數據采集系統轉換器是將模擬信號轉換成數字信號的重要組成部分。選擇適合的
    的頭像 發表于 06-07 17:15 ?1163次閱讀
    主站蜘蛛池模板: 免费三级网址| 十分钟视频影院免费| 午夜神器老司机高清无码| 在线日本高清日本免费| 国产传媒麻豆剧精品AV| 蕾丝边娱乐网| 玄幻全黄h全肉后宫| 精品手机在线视频| 精品无码三级在线观看视频| 日本综艺大尺度无删减版在线 | 婷婷五月久久精品国产亚洲| 799是什么意思网络用语| 国产曰韩无码亚洲视频| 亲女乱h文小兰第一次| 中文字幕日本久久2019| 国产小视频在线高清播放| 三级黄视频| 97精品国产亚洲AV超碰| 果冻传媒在线观看网站| 色橹橹欧美在线观看视频高| 99re10久久热| 久久精品视频15人人爱在线直播| 网友自拍偷拍| 成人在线免费观看| 麻豆AV蜜桃AV久久| 一本色道久久综合亚洲精品| 国产亚洲精品久久久久久一区二区| 日韩久久影院| YY8090福利午夜理论片| 免费视频亚洲| 538在线播放| 久久综合亚洲色hezyo| 桃花免费高清在线观看| 菠萝菠萝蜜视频在线看1| 国产一区二区青青精品久久| 色欲天天天综合网免费| 成人永久免费视频网站在线观看| 欧美精品99久久久啪啪| 99久久精品免费精品国产| 麻豆免费观看高清完整视频在线| 在线播放毛片|