来源：《国外电子元器件》

     摘要：智能仪表系统的优化设计主要包括测量精度、系统功耗和系统干扰能力等三个方面，文中比较详细地阐述了提高仪表测量精度、降低仪表系统功耗和提高仪表系统的抗干扰能力等方面的各种优化设计方法。

     关键词：智能仪表

     系统 优化设计

     随着科学技术的发展，智能化仪表系统已被广泛应用于各个领域。而如何设计一种高精度、低功耗、高可靠的智能化仪表系统则是设计得最关心的问题。本文主要讨论对智能仪表系统进行优化设计的各种方法。

     设计一个优化的智能仪表系统通常需要考虑以下三个方面的设计：

     （1）提高仪表精度

     （2）降低仪表系统功耗

     （3）提高仪表系统的抗干扰能力

     1 测量精度的提高

     在智能仪表设计时，为了提高仪表的测量精度，一般除了选择性能好、精度高的元器件外，同时也可以利用微处理器对测量数据进行加工与处理，以减少测量过程中产生的随机误差和系统误差。

     1.1 随机误差处理方法

     随机误差在多次重复测量时，一般都服从统计规律。而时间平衡和总体平均是基本的统计方法。根据时间平均和总体平均法，当测量时间t→∞或测量次数n→∞时，其随机误差之和趋于零。测量结果将不受随机误差的影响。这在具体实现时可要用硬件rc滤波或软件编程（数字滤波）的方法来实现。

     1.2 系统误差的处理方式

     在处理系统误差时，常用的方法有：

     （1）非线性特性的校正

     线性化的关键是找出校正函数，但有时校正函数很难求得，因此通常选用拟合校正函数。而拟合校正函数可采用连续和分段拟合两种方法来实现。

     （2）偏差和增益误差的自动标准

     自动校准的基本思想是仪器在开机后或每隔一定时间后自动测量基准参数。（如数字电压表中的基准电压或地电位等），然后计算误差模型，以获得并存储误差因子。这样，就可以在正式测量时，根据测量结果和误差因子计算校准方程，从而消除误差。

     （3）采用归一化技术

     利用归一化技术来提高测量精度，消除系统误差。

     （4）最佳测量方法的自动选择

     由于微处理器能够根据参数的状态，自动地或在人工干预下选择一种最佳测试方法，因此，可以使用微处理器来进行设计，以便使得测量系统在各种条件下都能获得较高的测量精度。

     2 系统的低功耗设计

     2.1 系统的低功耗设计方法

     系统的低功耗设计是系统优化设计的一个重要方面，在低功耗设计时，应重点考虑以下几个方面：

     首先，可选用cmos集成电路，这是由于cmos电路具有功耗低、抗干扰能力强、工作温度范围宽度等特点；

     其次，系统功耗和系统供电电压存在着一定的关系。一般来说，供电电压越高，系统功耗越大。因此，低功耗单片微机系统应尽量采用低电压供电，这样既能减少系统功耗，又有利于电池供电。

     第三，在工作方式选择下，应尽量选用高速低频工作方式，虽然coms器件的静态功耗几乎为零，但在逻辑电平转换时，总是有电流流过。由于动态功耗和逻辑电平转换频率成正比，同时与电路的逻辑电平转换时间成正比。所以，coms器件应采用高速低频工作方式。

     第四，coms器件的输入端不能悬空，以免输入电平不稳而使电路来回翻转，从而使系统功耗增大。

     第五，在选用低功耗外围器件设计低功耗系统时，除了单片机和外围芯片可选用cmos器件