In het verleden betekende het ontwerpen van een gegevensverzamelingssysteem het vinden van geschikte combinaties van componenten uit een stapel data tabellen en het oplossen van problemen van het geassembleerde prototype.ontwerpers kunnen digitale ontwerpinstrumenten gebruiken om modellen van sensoren te slepen en laten vallen, analoge signaalconditioneerblokken, analoge-digitale omzetters (ADC's) en digitale filters in virtuele signaalketens, waardoor tijd wordt bespaard en omwegen worden verkort.Deze software kan virtuele keten output simuleren, waardoor ontwerpers kunnen begrijpen hoe geselecteerde componenten de resultaten beïnvloeden, zoals signaal-ruisverhouding (SNR), winst- en verschuivingsfouten en vermogen.
De digitale ontwerppakket van Analog Devices, Inc. (ADI) Precision Studio, inclusief Signal Chain Designer, is niet vertaald.Deze module kan ontwerpers helpen met het simuleren van data-acquisitie systemen voordat ze worden gemaaktIn Signal Chain Designer kunnen gebruikers een sensor selecteren, parameters voor het model instellen en deze vervolgens in het circuitblok plaatsen dat de componenten van de signaalketen vertegenwoordigt (figuur 1).
Signal Chain Designer bij ADI Precision Studio
Figuur 1: Gebruik van de Signal Chain Designer in ADI Precision Studio,ontwerpers kunnen sensoren selecteren en de overeenkomstige schakelblokken in de signaalketen slepen voor de simulatie van gegevensverzamelcomponenten. (Foto: Analog Devices, Inc.)
Voordat sensorsignalen worden omgezet in betrouwbare gegevens, moeten ze worden verwerkt op meerdere niveaus, waarbij elk niveau bestaat uit één of meer elektronische componenten of integrated circuit IC-modules,die dienen als signaal voor de voorafgaande verwerking voor het volgende niveauDe meest voorkomende verwerkingsfase kan analoge signalen versterken, analoge signalen filteren, analoge signalen omzetten in digitale signalen en digitale signalen filteren.
Analoogsignaalversterkingsfase
De analoge signalen die door sensoren worden gegenereerd, komen vaak niet overeen met de optimale invoer van het gegevensopname-systeem.volledig differentiële versterkers, spanningsreferenties, evenals passieve componenten zoals weerstanden, condensatoren en inductoren om sensorsignalen om te zetten in de effectieve vorm die door het gegevensopname systeem wordt vereist.
In Signal Chain Designer kunnen gebruikers de invoer- en uitvoertypen, vereiste gain en niveauverschuiving instellen die nodig zijn om de juiste spanningsinvoer voor analoge versterkingsstadia te bereiken.de software gebruikt ADI-producten om circuits te bouwen die voldoen aan de ingestelde parameters en schematische diagrammen.
Bijvoorbeeld voor de in figuur 1 gebruikte sensor met 1 k Ω-impedantie, 1 kHz-frequentie en 100 pF-capaciteit kan de gebruiker de vergroting instellen op 2 V/V en het niveau verschuiven naar 2,5 V (figuur 2).
Gebruikers kunnen parameters instellen zoals configuratie, winst en niveauverschuiving
Figuur 2: Gebruikersinstellingen voor de analoge signaalversterkingstadiumconfiguratie, gain, niveauverschuiving en andere parameters in Signal Chain Designer (Image source: Analog Devices, Inc.)
Op basis van deze parameters bouwde de software een schematisch circuit van de analoge signaalversterkingsfase (figuur 3, bovenaan), die een ADA4097-2 operationele versterker bevat.De ADA4097-2-serie vereist slechts 32.5 μ Een stroom per kanaal om een bandbreedteproduct (GBP) van 130 kHz te bereiken en het piek-tot-piek-geluid (P-P) tussen 0,1 Hz en 10 Hz is 1000 nV,met een typische geluidshoekfrequentie van 6 Hz.
De software ontwikkelde ook een referentiecircuit voor het versterkerstadium, dat een LTC6655B-2.5-precisie bandgapspanningsreferentie en een AD8510 operationele versterker omvat (figuur 3, onder).beide zijn afkomstig van ADI.