放电电路的模拟多路复用器
发布时间:2020/7/29 23:24:43 访问次数:925
以一个需要在系统中测量16处温度的控制应用为例,简单的做法是在所需之处安放传感器并将其各自连接至一个引脚。模拟阵列被配置为一个ADC并连接至模拟总线。利用该拓扑结构,即可将每个传感器顺序连接至模拟总线并进行数字化处理。某些类型的传感器具有一个阻性输出,此类传感器包括热敏电阻、光电管、应力计和传导单元。这些传感器的信息读出需要通过电阻测量来完成,通常的做法是采用一个DC电流来模拟传感器输出并测量负载电压。
在CY8C21x34的模拟总线上增设了一个可编程电流DAC。该电流DAC可在两个范围内进行选择和调节:0~20μA或0~400μA。如需读出电阻,则只要把传感器连接至一个与模拟总线相连的引脚并开启电流DAC即可,将会产生一个与电阻和电流的乘积相等的负载电压。可利用被配置为ADC的模拟模块来读出该电压。对该设计方案进行校准的方法之一是牺牲一个引脚来连接一个外部基准电阻器。首先测量基准电阻,测得的电压始终与电阻成正比;接着测量传感器电阻,在已知测量电压和基准电阻器阻值的情况下。
即可计算传感器电阻:
传感器电阻读数的准确度仅受限于基准电阻器的准确度和ADC的分辨率。任何增益误差都不会被带入计算之中。
要求用热敏电阻来代替LM35。所选的特定热敏电阻具有10kW/25℃的标称电阻,简单的实现方法是把热敏电阻布设于所需的位置并将它们各自连接至一个引脚。将一个多余的引脚连接至10kW基准电阻器,并设定电流DAC产生一个100μA的电流。通过将模拟阵列配置为一个ADC,即可顺序测量每个负载电压并计算所有热敏电阻的阻值,再利用合适的方程来把这些电阻值转换为温度值。
传感器具有容性输出,其中包括加速计和压力传感器。与产生DC负载电压的阻性传感器不同,当采用DC电流来激励时,容性传感器将产生一个斜坡电压,斜率与激励电流成正比,而与测量电容成反比。为了方便该转换速率的测量,在CY8C21x34的模拟总线上增设了一个放电开关。当被选择时,该开关将把模拟总线放电至地电位。可采用多种可配置资源来控制其操作。如欲测量斜坡,则把模拟模块配置成采样比较器。
比较器的输出负责控制放电开关。该拓扑结构形成了一个弛张振荡器(relaxaTIon oscillator)。当斜坡电压上升至跳变点(trip point)时,比较器将关闭放电通路并重新把模拟总线放电至地电位。然后,比较器释放开关,电压继续上升。比较器输出被馈送至配置了一个频率计数器或周期定时器的数字部分。电容值可以从测量的数字信号推导出来。
一个需要测量压力的控制应用。微加工技术的发展使得能够利用固定在玻璃衬底上的硅薄膜来制作廉价的压力传感器。压力的变化会使薄膜产生偏移,从而导致电容的改变。然而,热膨胀也会引发电容的变化,使得这些传感器容易受到温度的影响。相应的解决方案是在相同的衬底上设置一个基准电容器,并测量两个电容的比值。
在测量压力时,将两个容性输出均与PSoC引脚相连。模拟部分如今被配置为一个具有1.3V触发电平的采样比较器,并用于控制放电开关。电流源被设定为10μA。对于一个10pF的标称电容,产生的电压变化斜率为1V/μs。在该速率条件下,斜坡电压将需要1300ns的时间才能达到1.3V的跳变点。数字部分计算出的频率为769kHz。测量频率与测量电容成反比。对每个电容进行顺序测量,并计算一个比值。这两个数值之比将消除任何由于电流源或用于计算频率的系统时钟的不精确性所引发的误差。
(素材来源:eeworld.如涉版权请联系删除。特别感谢)
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以一个需要在系统中测量16处温度的控制应用为例,简单的做法是在所需之处安放传感器并将其各自连接至一个引脚。模拟阵列被配置为一个ADC并连接至模拟总线。利用该拓扑结构,即可将每个传感器顺序连接至模拟总线并进行数字化处理。某些类型的传感器具有一个阻性输出,此类传感器包括热敏电阻、光电管、应力计和传导单元。这些传感器的信息读出需要通过电阻测量来完成,通常的做法是采用一个DC电流来模拟传感器输出并测量负载电压。
在CY8C21x34的模拟总线上增设了一个可编程电流DAC。该电流DAC可在两个范围内进行选择和调节:0~20μA或0~400μA。如需读出电阻,则只要把传感器连接至一个与模拟总线相连的引脚并开启电流DAC即可,将会产生一个与电阻和电流的乘积相等的负载电压。可利用被配置为ADC的模拟模块来读出该电压。对该设计方案进行校准的方法之一是牺牲一个引脚来连接一个外部基准电阻器。首先测量基准电阻,测得的电压始终与电阻成正比;接着测量传感器电阻,在已知测量电压和基准电阻器阻值的情况下。
即可计算传感器电阻:
传感器电阻读数的准确度仅受限于基准电阻器的准确度和ADC的分辨率。任何增益误差都不会被带入计算之中。
要求用热敏电阻来代替LM35。所选的特定热敏电阻具有10kW/25℃的标称电阻,简单的实现方法是把热敏电阻布设于所需的位置并将它们各自连接至一个引脚。将一个多余的引脚连接至10kW基准电阻器,并设定电流DAC产生一个100μA的电流。通过将模拟阵列配置为一个ADC,即可顺序测量每个负载电压并计算所有热敏电阻的阻值,再利用合适的方程来把这些电阻值转换为温度值。
传感器具有容性输出,其中包括加速计和压力传感器。与产生DC负载电压的阻性传感器不同,当采用DC电流来激励时,容性传感器将产生一个斜坡电压,斜率与激励电流成正比,而与测量电容成反比。为了方便该转换速率的测量,在CY8C21x34的模拟总线上增设了一个放电开关。当被选择时,该开关将把模拟总线放电至地电位。可采用多种可配置资源来控制其操作。如欲测量斜坡,则把模拟模块配置成采样比较器。
比较器的输出负责控制放电开关。该拓扑结构形成了一个弛张振荡器(relaxaTIon oscillator)。当斜坡电压上升至跳变点(trip point)时,比较器将关闭放电通路并重新把模拟总线放电至地电位。然后,比较器释放开关,电压继续上升。比较器输出被馈送至配置了一个频率计数器或周期定时器的数字部分。电容值可以从测量的数字信号推导出来。
一个需要测量压力的控制应用。微加工技术的发展使得能够利用固定在玻璃衬底上的硅薄膜来制作廉价的压力传感器。压力的变化会使薄膜产生偏移,从而导致电容的改变。然而,热膨胀也会引发电容的变化,使得这些传感器容易受到温度的影响。相应的解决方案是在相同的衬底上设置一个基准电容器,并测量两个电容的比值。
在测量压力时,将两个容性输出均与PSoC引脚相连。模拟部分如今被配置为一个具有1.3V触发电平的采样比较器,并用于控制放电开关。电流源被设定为10μA。对于一个10pF的标称电容,产生的电压变化斜率为1V/μs。在该速率条件下,斜坡电压将需要1300ns的时间才能达到1.3V的跳变点。数字部分计算出的频率为769kHz。测量频率与测量电容成反比。对每个电容进行顺序测量,并计算一个比值。这两个数值之比将消除任何由于电流源或用于计算频率的系统时钟的不精确性所引发的误差。
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