精密模拟技术中速度、噪声等性能胜过数字技术

2009年07月31日 21:07    贾延安
关键词: 模拟技术 , 数字技术 , 速度 , 噪声
我经常会从文章中看到:模拟  技术正在被淘汰,一切都应是数字技术。最近,我参与了一个设计项目,它表明这种观点在许多情况下并不适用。

  当时的问题是要在某种教育应用中,把两个新型光隔断器(optical breaks)放入一组天文望远镜的驱动装置中,这些望远镜由自动机械控制并可通过互联网来使用。驱动装置已表现出磨损迹象,是由行程末端的过度滑动引起的。传感器会发信号表示到达行程末端,因此不再滑动。叉臂和其它位置包围了望远镜的内部线束,结果望远镜的重新布线变得很棘手。

  因此,最佳想法是把信号编码,从新传感器送入当前导线。有一个数字信号可供使用,难题在于把两个新传感器的信号编码。

  如果使用数字方法,则需要向基座添加一个小型微控制器,并把一个串行数字信号编码以便沿着圆筒传送,并伴随适当的同步脉冲、数据、校验,然后信号在 CPU被解码。该方法需要某种复位准备,因为望远镜需要独立工作数月,并且这些串行数字信号会遇到不需要的开关噪声。CPU也必须花时间获取这些信号并把它们解码和同步,增加了占用的时间。另外,我们必须编写一些较难处理的位拆裂代码:不是什么巨大的挑战,但也不是简单的事情。

  相反,本方法在简单的加法电路上应用了某种变通,其中的每个传感器贡献不同数值量。该方法采用了基本的二进制思想:一个传感器加±1,下一个加±2,最后一个加±4,以独特方式表示每种状态。



  基本要求是一个电压参考、一些运算放大器、一个求和点。该应用使用的IC4是Texas Instruments公司的REF3040电压参考,它的输出公差是0.2%,而售价仅约1美元(图1)。该电压参考产生4.096V电压,并产生足够电流来运行运算放大器,后者在自己的轨到轨范围内运行,精度在几毫伏以内。但是要小心:一些“轨到轨”运算放大器在轨附近没有足够大的电流驱动。该电路使用0.1%精度电阻器,售价仅约20美分。请记住:可以使用两个串联10kΩ电阻器和两个并联10kΩ电阻器,来产生图示的20kΩ和5kΩ电阻。组装和材料清单更简单,并且精度更好,这是因为理想阻值周围的分布状况往往彼此抵消。表1列出了输出电压预测值。

  电压表做的测试表明:所有输出电压偏离输出预测值的幅度均在1mV以内。低于1%的误差预算表明:可用该方法来对更多的几个传感器编码。在望远镜中,CPU的ADC读取输出值。应读取两次来确保不是在过渡时获取的。该电路的优点包括:它的直流电信号确保没有噪声,并且更新几乎是即时的。另外,由于运算放大器很简单,实际上不会损坏,并且对噪声不敏感,因此无需复位电路。最大的优点是,该设计无需编程。
欢迎分享本文,转载请保留出处:http://www.eechina.com/thread-3062-1-1.html     【打印本页】
您需要登录后才可以发表评论 登录 | 立即注册

相关文章

相关视频演示

厂商推荐


关于我们  -  服务条款  -  使用指南  -  站点地图  -  友情链接  -  联系我们
电子工程网 © 版权所有   京ICP备11013910号 | 京公网安备11010502021702
回顶部