В прошлом, проектирование системы сбора данных означало поиск подходящих комбинаций компонентов из стека таблиц данных и устранение неполадок собранного прототипа.Дизайнеры могут использовать цифровые инструменты проектирования для перетаскивания моделей датчиков, аналоговые блоки кондиционирования сигнала, аналого-цифровые преобразователи (ADC) и цифровые фильтры в виртуальные сигнальные цепочки, экономия времени и сокращение обходов.Это программное обеспечение может имитировать вывод виртуальной цепи, что позволяет конструкторам понять, как выбранные компоненты влияют на результаты, такие как соотношение сигнал-шум (SNR), ошибки усиления и смещения и мощность.
Цифровой дизайнерский набор Analog Devices, Inc. (ADI) Precision Studio, включая Signal Chain Designer, не переведен.Этот модуль может помочь разработчикам моделировать системы сбора данных перед их созданиемВ дизайнере цепочки сигналов пользователи могут выбрать датчик, установить параметры для модели, а затем поместить его в блок схемы, представляющий компоненты цепочки сигналов (рисунок 1).
Дизайнер цепочки сигналов в студии ADI Precision Studio
Рисунок 1: Использование Дизайнера цепочки сигналов в ADI Precision Studio,дизайнеры могут выбрать датчики и перетащить соответствующие блоки цепи в цепочку сигналов для моделирования компонентов сбора данных(Изображение: Analog Devices, Inc.)
Перед преобразованием сигналов датчиков в надежные данные, они должны проходить многоуровневую обработку, причем каждый уровень состоит из одного или нескольких электронных компонентов или модулей интегральной схемы IC,которые служат сигналом предварительной обработки для следующего уровняНаиболее распространенная стадия обработки может усиливать аналоговые сигналы, фильтровать аналоговые сигналы, преобразовывать аналоговые сигналы в цифровые сигналы и фильтровать цифровые сигналы.
Стадия усиления аналогового сигнала
Аналоговые сигналы, генерируемые датчиками, часто не соответствуют оптимальному вводу системы захвата данных.полные дифференциальные усилители, напряженные ссылки, а также пассивные компоненты, такие как резисторы, конденсаторы и индукторы для преобразования сигналов датчиков в эффективную форму, требуемую системой захвата данных.
В дизайнере цепочки сигналов пользователи могут настраивать типы ввода и вывода, требуемую придачу и сдвиг уровня, необходимый для достижения правильного ввода напряжения для аналоговых стадий усиления.программное обеспечение использует продукты ADI для построения схем, которые отвечают установленным параметрам и выпускает схематические схемы.
Например, для датчика с 1 k Ω импедансом, частотой 1 kHz и емкостью 100 pF, используемой на рисунке 1, пользователь может установить усиление на 2 V/V и уровень смещения на 2,5 V (рисунок 2).
Пользователи могут устанавливать такие параметры, как конфигурация, прирост и смещение уровня
Рисунок 2: Настройки пользователя для конфигурации стадии усиления аналогового сигнала, увеличения, сдвига уровня и других параметров в Signal Chain Designer. (Изображение: Analog Devices, Inc.)
На основе этих параметров программное обеспечение построило схему схемы стадии усиления аналогового сигнала (рисунок 3, верхний), которая включает в себя операционный усилитель ADA4097-2.Усилителю серии ADA4097-2 требуется только 32.5 μ тока на канал для достижения продукта пропускной способности (GBP) 130 кГц, а шум от пика до пика (P-P) между 0,1 Гц и 10 Гц составляет 1000 нВ,с типичной угловой частотой шума 1/f 6 Hz.
Программное обеспечение также разработало справочную схему для стадии усилителя, которая включает в себя LTC6655B-2.5 точный справочный напряжение разрыва полосы и операционный усилитель AD8510 (рисунок 3, внизу),оба из АДИ..