Adquisición de señales de señales analógicas
7.1.1 Tecnología de adquisición de señales analógicas
Las señales analógicas aquí se refieren a señales de voltaje y corriente. La tecnología de procesamiento de señales analógicas incluye principalmente puerta analógica y amplificación analógica, filtrado de señales. Conversión de corriente y voltaje, conversión V/F, conversión A/D, etc.
1． Puerta de canal analógico
Los sistemas de control y medición de microcomputadoras de un solo chip a veces necesitan recopilar y controlar múltiples canales y parámetros si cada canal usa su propio bucle de entrada, es decir, cada canal usa amplificación, filtrado y muestreo. /holding, A/D y otros enlaces, no solo el costo se duplica en comparación con un solo canal, sino que también el sistema será voluminoso y, debido a las características inconsistentes de los parámetros de los dispositivos analógicos y los componentes resistivos y capacitivos, traerá consigo grandes dificultades para la calibración del sistema y para patrulla multicanal. Por ejemplo, si verifica la situación de recolección de señal de 128 canales, es casi imposible usar un bucle separado para cada canal. Por lo tanto, excepto para el uso de amplificación independiente múltiple y A/D en circunstancias especiales, generalmente se usan circuitos públicos de muestreo/mantenimiento y conversión A/D (a veces incluso se pueden usar ciertos circuitos de amplificación), se puede usar interruptores analógicos multicanal. Fácil de usar.
Al seleccionar un conmutador analógico multicanal, debe considerar los siguientes puntos:
(1) Número de canales
El número de canales reproduce un Un papel importante en la transmisión de la señal medida por el interruptor tiene un impacto directo, ya que cuanto mayor es el número de canales, mayor es la capacitancia parásita y la corriente de fuga. Para los interruptores analógicos de uso común, cuando se selecciona uno de los canales, los otros canales no están realmente desconectados, pero están en un estado de alta resistencia. Todavía hay corriente de fuga, lo que afecta la señal de conducción. corriente de fuga También hay más interferencia entre canales.
(2) Corriente de fuga
A la hora de diseñar un circuito, cuanto menor sea la corriente de fuga, mejor. Durante el proceso de adquisición, la señal en sí es muy débil. Si la resistencia interna de la fuente de señal es grande, la corriente de fuga tendrá un gran impacto en la precisión.
(3) Velocidad de conmutación
Al seleccionar un conmutador analógico, se deben considerar exhaustivamente la frecuencia de muestreo de cada señal y la tasa de conversión A/D, porque determinan la respuesta a la Requisitos de velocidad de conmutación del interruptor analógico.
(4) Resistencia del interruptor
La resistencia de encendido de un interruptor multidireccional ideal es cero, mientras que la resistencia de apagado es infinita. Sin embargo, los interruptores analógicos reales no pueden cumplir con este requisito. Por lo tanto, se debe considerar la resistencia del interruptor, especialmente cuando la carga conectada en serie con el interruptor es de baja impedancia, se debe seleccionar un interruptor multicanal con una resistencia de encendido suficientemente baja.
(5) Deriva de parámetros y consistencia de cada resistencia
(6) Empaquetado del dispositivo
Los interruptores analógicos comúnmente utilizados incluyen DIP y SO. Se puede utilizar una variedad de paquetes. Seleccionado según las necesidades reales.
2． Filtrado de señales
Las señales eléctricas obtenidas de sensores u otros equipos receptores a menudo tienen múltiples componentes de frecuencia debido a diversas interferencias de ruido durante el proceso de transmisión, interferencias electromagnéticas en el lugar de trabajo y la influencia del circuito frontal. propia señal de ruido En casos severos, esta señal de ruido puede incluso ahogar la señal de entrada efectiva, provocando que la prueba no se realice normalmente. Para reducir el impacto de las señales de ruido en el proceso de medición y control, es necesario tomar medidas de filtrado para filtrar el ruido de interferencia y mejorar la relación señal-ruido (S/N) del sistema.
En el pasado, los circuitos de filtro analógico se usaban comúnmente para implementar el filtrado, y la tecnología de filtrado analógico es relativamente madura. El filtrado analógico se puede dividir en filtrado activo y filtrado pasivo. Para diseñar un filtro activo, primero encuentre una función racional alcanzable para el diseño de aproximación basada en las características de amplitud-frecuencia requeridas. Las funciones de aproximación más utilizadas incluyen: función Butterworth, función Chebyshev, función Besel, etc. Luego calcule los parámetros del circuito y complete el diseño.
Sin embargo, la complejidad del circuito de filtro analógico no solo aumenta el costo de diseño, sino que también aumenta el consumo de energía del sistema y reduce la confiabilidad del sistema. Con el desarrollo de la tecnología electrónica, la tecnología de filtrado digital se aplica en muchas situaciones en el siglo XXI. La tecnología de filtrado digital se está desarrollando muy rápidamente. La mayoría de los dispositivos inteligentes, como los teléfonos móviles y las PDA del siglo XXI, utilizan tecnología de filtrado digital. Como unidad de procesamiento de software de radio, tiene amplias perspectivas de desarrollo. Sin embargo, la capacidad de procesamiento del microcontrolador es limitada y sólo puede completar un filtrado digital relativamente simple.
En el sistema de microcontrolador, el hardware se diseña primero para tomar medidas antiinterferencias para la señal y luego, cuando se diseña el software, los datos recopilados se procesan para eliminar la interferencia y eliminar aún más diversas interferencias asociadas a Se pueden detectar diversas interferencias para que los datos recopilados reflejen fielmente la situación in situ. A continuación se presentan varias tecnologías de filtrado digital comúnmente utilizadas en el control industrial.
(1) Procesamiento de zonas muertas
Las señales recopiladas de sitios industriales a menudo fluctúan continuamente dentro de un cierto rango, o hay interferencias con mayor frecuencia y baja energía superpuestas a la señal. Esta situación ocurre a menudo cuando se utilizan tableros de control industrial. En este momento, el último dígito del valor efectivo de los datos recopilados sigue fluctuando y es difícil de estabilizar. En este caso, el procesamiento de zona muerta se puede utilizar para lidiar con el valor fluctuante. Solo cuando el cambio excede un cierto valor, se considera que el valor ha cambiado. Por ejemplo, al programar, primero puede dividir los datos entre 10, luego redondearlos y eliminar los elementos de fluctuación.
(2) Método de la media aritmética
La fórmula es YK = (XK1+XK2+XK3+…+XKN)/N, muestrear en diferentes momentos de un ciclo y luego encontrar Su valor promedio, este método puede eliminar efectivamente la interferencia periódica. Asimismo, este método también se puede generalizar para promediar varios períodos consecutivos.
(3) Método de filtrado de mediana
El principio de este método es ordenar los valores de las variables recopiladas de varios períodos y luego tomar el valor medio de los valores ordenados. , este método puede prevenir eficazmente la entrada de datos interferidos por pulsos repentinos. En el uso real, el número de ciclos de clasificación debe seleccionarse adecuadamente. Si el número es demasiado pequeño, es posible que no se puedan eliminar las interferencias. Si el número es demasiado grande, el retraso en el muestreo de datos será demasiado grande, lo que resultará en una mala calidad. rendimiento del sistema.
(4) Método de filtrado de paso bajo
La fórmula es YK =Q*XK+(1-Q)*YK-1 y la frecuencia de corte es f=K/ 2πT. Este método de filtrado equivale a pasar los datos recopilados a través de un filtro de paso bajo. La señal de la escena suele ser una señal de 4 ~ 20 mA. Su cambio es generalmente lento y la interferencia generalmente tiene características repentinas y una alta frecuencia de cambio. Este es un filtrado de paso bajo. El principio de filtrado de pases. En el uso real, el valor Q debe seleccionarse razonablemente de acuerdo con el ancho de banda de la señal.
(5) Método de filtro deslizante
El método de filtro deslizante es una extensión del método de filtro de paso bajo de primer orden. Las señales en vivo son generalmente fluidas y no causarán cambios repentinos. Si hay cambios repentinos en la señal recibida, es probable que se trate de interferencias. El método del filtro deslizante se basa en este principio, trata todas las mutaciones como interferencia y elimina la interferencia mediante el suavizado. Con este método, sólo se pueden procesar señales fluidas y el proceso de procesamiento de datos debe ajustarse en consecuencia en diferentes situaciones. La fórmula del método de filtro deslizante es: Yn=Q1Xn+Q2Xn-1+Q3Xn-2, donde Q1 + Q2+ Q3 =1 y Q1 >Q2> Q3.
En el uso real, a menudo es necesario combinar varios métodos para lograr otros efectos de filtrado. Por ejemplo, en el método de filtrado medio, se agrega filtrado promedio para mejorar el rendimiento del filtrado.
3. Conversión de corriente y voltaje
La señal de voltaje se puede convertir en una señal digital a través de un dispositivo de conversión A/D y luego recolectarse, pero el convertidor A/D no puede convertir la corriente directamente. En la aplicación, la corriente se convierte primero en una señal de voltaje y luego se convierte. La conversión de corriente/tensión se utiliza ampliamente en el control industrial.
El método más simple para la conversión de corriente/voltaje es insertar una resistencia de precisión en serie con el circuito bajo prueba y obtener la corriente recolectando directamente el voltaje a través de la resistencia. El dispositivo A/D solo puede convertir un cierto rango de señales de voltaje, por lo que durante el proceso de conversión de corriente/voltaje, es necesario seleccionar una resistencia de precisión con un valor de resistencia apropiado. Si el rango dinámico de la corriente es grande, se debe agregar un amplificador al final para el procesamiento secundario. Después de un procesamiento repetido, se perderá la precisión de la medición. En el siglo XXI, existen muchos chips de conversión de corriente/voltaje con tiempo de respuesta, linealidad, deriva y otros indicadores ideales, y que pueden adaptarse a la medición de grandes corrientes en un amplio rango.
4. Conversión de voltaje-frecuencia
La interfaz de frecuencia tiene las siguientes características:
(1) La interfaz es simple y ocupa menos recursos de hardware. La señal de frecuencia se ingresa al sistema a través de cualquier línea de puerto de E/S o como fuente de interrupción y reloj de conteo.
(2) Buen rendimiento antiinterferencias.
La conversión V/F en sí misma es un proceso de integración, y usar un convertidor V/F para implementar la conversión A/D es un proceso de conteo de frecuencia, que equivale a integrar la señal de frecuencia dentro del tiempo de conteo, por lo que tiene una fuerte capacidad antiinterferente. . Además, se puede utilizar un acoplamiento fotoeléctrico para conectar el canal entre el convertidor V/F y el microcontrolador para lograr el aislamiento.
(3) Facilita la transmisión a larga distancia. La transmisión inalámbrica o la transmisión óptica se pueden realizar mediante modulación.
Debido a las características anteriores, los convertidores V/F son adecuados para algunos procesos de conversión A/D que no son rápidos y requieren transmisión de señal a larga distancia. Al utilizar la conversión V/F, también puede simplificar circuitos, reducir costos y mejorar la relación rendimiento-precio.
5． Conversión A/D
La conversión A/D se refiere al proceso de convertir una señal de entrada analógica en una señal de salida digital binaria de N bits. Con el rápido desarrollo de la tecnología de semiconductores, la tecnología de procesamiento de señales digitales y la tecnología de comunicación, los convertidores A/D también mostraron una tendencia de rápido desarrollo en el año 2000. La ola de digitalización humana ha promovido la transformación continua de los convertidores A/D. En 2014, la influencia de los convertidores A/D apareció en productos de comunicación, productos de consumo, instrumentos médicos industriales e incluso productos militares. convertidores Los convertidores se han convertido en los pioneros de la digitalización de la humanidad. Desde la llegada del primer convertidor A/D integrado en 1973, los convertidores A/D y D/A han logrado grandes avances en tecnología de procesamiento, precisión y frecuencia de muestreo. En 2014, la precisión de los convertidores A/D puede alcanzar los 26 bits. , la velocidad de muestreo puede alcanzar 1GSPS. En el futuro, los convertidores A/D se desarrollarán hacia velocidad ultraalta, precisión ultraalta, integración y monolíticos. No importa cómo se desarrolle, el principio y la función de la conversión A/D permanecen sin cambios. En la siguiente sección, nos centraremos en la tecnología de conversión A/D.
7.1.2 Tecnología de conversión A/D
La adquisición de imágenes digitales y de radio por software en el siglo XXI requiere un muestreo A/D de alta velocidad para garantizar la eficacia y la precisión de la medición y el control generales. sistemas También esperamos lograr avances en precisión. La ola de digitalización humana ha promovido la transformación continua de los convertidores A/D, y los convertidores A/D son los pioneros de la digitalización humana. Los convertidores A/D se han desarrollado durante más de 30 años y han experimentado muchas innovaciones tecnológicas, desde ADC paralelos, de aproximación sucesiva y integrales hasta los ADC Σ-Δ y de tubería recientemente desarrollados en el siglo XXI. Cada uno de ellos tiene sus propias características. Las ventajas y desventajas pueden satisfacer las necesidades de diferentes aplicaciones.
El tipo de aproximación sucesiva, el tipo integral, el tipo de conversión voltaje-frecuencia, etc. se utilizan principalmente en instrumentos inteligentes y de adquisición de datos de precisión media y velocidad media o baja. Los ADC jerárquicos y de canalización se utilizan principalmente en campos como el procesamiento de señales transitorias a alta velocidad, almacenamiento y grabación rápidos de formas de onda, adquisición de datos de alta velocidad, cuantificación de señales de video y tecnología de comunicación digital de alta velocidad. Además, los ADC de alta velocidad que utilizan estructuras pulsantes y plegables se pueden utilizar en la demodulación de banda base en satélites de transmisión. Σ-Δ ADC se utiliza principalmente en la adquisición de datos de alta precisión, especialmente en sistemas de audio digital, multimedia, instrumentos de exploración sísmica, sonares y otros campos de medición electrónica. La siguiente es una breve introducción a varios tipos de ADC.
1． Tipo de aproximación sucesiva
El ADC de aproximación sucesiva es un método de conversión analógico a digital muy utilizado. Incluye un comparador, un convertidor digital a analógico, un registro de aproximación sucesiva (SAR) y un control lógico. unidad. Compara continuamente la señal de entrada muestreada con el voltaje conocido y completa la conversión de 1 bit en 1 ciclo de reloj. La conversión de N bits requiere N ciclos de reloj. Una vez completada la conversión, se genera un número binario. La resolución y la frecuencia de muestreo de este tipo de ADC son contradictorias. Cuando la resolución es baja, la frecuencia de muestreo es mayor. Para aumentar la resolución, la frecuencia de muestreo será limitada.
Ventajas: cuando la resolución es inferior a 12 bits, el precio es bajo y la frecuencia de muestreo puede alcanzar 1 MSPS, en comparación con otros ADC, el consumo de energía es bastante bajo.
Desventajas: El precio es mayor cuando la resolución es superior a 14 bits; la señal generada por el sensor necesita ser acondicionada antes de la conversión analógico/digital, incluyendo etapa de ganancia y filtrado, lo que aumentará significativamente el costo. .
2. ADC integral
El ADC integral también se llama ADC de doble pendiente o de pendiente múltiple y también se usa ampliamente. Consta de un integrador analógico con un interruptor de entrada, un comparador y una unidad de conteo. A través de dos integraciones, el voltaje analógico de entrada se convierte en un intervalo de tiempo proporcional a su valor promedio. Al mismo tiempo, se utiliza un contador para contar los pulsos de reloj dentro de este intervalo de tiempo para lograr la conversión A/D.
Los dos tiempos de integración del ADC integrador están determinados por el mismo generador de reloj y contador, por lo que la expresión D obtenida no tiene nada que ver con la frecuencia del reloj, y su precisión de conversión solo depende del voltaje de referencia VR. . Además, debido a que se utiliza un integrador en el extremo de entrada, tiene una gran capacidad para suprimir la interferencia del ruido de CA. Capaz de suprimir el ruido de alta frecuencia y las interferencias fijas de baja frecuencia (como 50 Hz o 60 Hz), adecuado para su uso en entornos industriales ruidosos. Este tipo de ADC se utiliza principalmente en mediciones de precisión de baja velocidad y otros campos, como los voltímetros digitales.
Ventajas: alta resolución, hasta 22 bits; bajo consumo de energía y bajo costo.
Desventajas: tasa de conversión baja, la tasa de conversión es de 100 ~ 300 SPS a 12 bits.
3. Convertidor A/D de comparación paralela
La característica principal del ADC de comparación paralela es su rápida velocidad. Es el más rápido entre todos los convertidores A/D. La mayoría de los ADC modernos de alta velocidad adoptan esta estructura y muestra. La tasa puede alcanzar más de 1GSPS. Sin embargo, debido a limitaciones de potencia y volumen, es difícil lograr una alta resolución de ADC de comparación paralela.
La conversión de todos los bits del ADC con esta estructura se completa simultáneamente, y su tiempo de conversión depende principalmente de la velocidad de conmutación del comparador, el retardo de tiempo de transmisión del codificador, etc. Aumentar el código de salida tiene menos impacto en el tiempo de conversión, pero a medida que aumenta la resolución, se requiere un diseño analógico de alta densidad para implementar la gran cantidad de resistencias divisorias de precisión y circuitos comparadores necesarios para la conversión. Cuando el número de salida aumenta en uno, el número de resistencias de precisión se duplicará y los comparadores también se duplicarán aproximadamente.
La resolución del ADC de comparación paralela está limitada por el tamaño del troquel, la capacitancia de entrada, la potencia, etc. Si la precisión de los comparadores paralelos con resultados duplicados no coincide, también provocará errores estáticos, como aumentar el voltaje de compensación de entrada. Al mismo tiempo, este tipo de ADC también produce salidas discretas e inexactas, los llamados "códigos de chispa", debido a la subestabilidad y las burbujas de codificación del comparador.
Ventajas: La mayor velocidad de conversión analógico/digital.
Desventajas: baja resolución, alto consumo de energía y alto costo.
4. ADC de conversión de voltaje a frecuencia
El ADC de conversión de voltaje a frecuencia es un ADC indirecto. Primero convierte el voltaje de la señal analógica de entrada en una señal de pulso con una frecuencia proporcional a ella, y luego pulsa. La señal dentro de un intervalo de tiempo fijo se cuenta y el resultado del conteo es una cantidad digital proporcional a la señal de voltaje analógica de entrada. En teoría, la resolución de este ADC se puede aumentar infinitamente, siempre que el ancho del número de pulsos acumulado sea lo suficientemente largo para cumplir con los requisitos de resolución de frecuencia de salida.
Ventajas: alta precisión, menor precio y menor consumo de energía.
Desventajas: similar al ADC integral, su tasa de conversión es limitada, 100 ~ 300 SPS a 12 bits.
5． Σ-Δ ADC
El convertidor Σ-Δ también se denomina convertidor de sobremuestreo. Utiliza codificación incremental para realizar la cuantificación en función de la diferencia entre el valor anterior y el siguiente. Un ADC Σ-Δ incluye un modulador Σ-Δ analógico y un filtro de diezmado digital. El modulador Σ-Δ completa principalmente el muestreo de señales y la codificación incremental. Proporciona codificación incremental, es decir, código Σ-Δ, al filtro de extracción digital, el filtro de extracción digital completa el filtrado de extracción del código Σ-Δ y convierte el código incremental en. Señal digital modulada por código de pulso lineal de alta resolución. Por lo tanto, el filtro diezmado es en realidad equivalente a un conversor de patrones.
Ventajas: alta resolución, hasta 24 bits; alta tasa de conversión, superior al tipo integrado y conversión de voltaje a frecuencia ADC; bajo precio; uso interno de tecnología de sobremuestreo de alta frecuencia para lograr filtrado digital, reduciendo Se cumplen los requisitos para filtrar las señales de los sensores.
Desventajas: el precio del ADC Σ-Δ de alta velocidad es mayor; bajo la misma tasa de conversión, el consumo de energía es mayor que el del tipo integral y el ADC de aproximación sucesiva.
6． Pipeline ADC
El ADC de estructura de tubería, también conocido como ADC de subárea, es un convertidor analógico a digital eficiente y potente. Puede proporcionar conversión analógica a digital de alta velocidad y alta resolución, y tiene un bajo consumo de energía satisfactorio y un tamaño de chip pequeño después de un diseño razonable, también puede proporcionar excelentes características dinámicas;
El ADC de tubería consta de varias etapas de circuitos en cascada. Cada etapa incluye un amplificador de muestra/retención, un ADC y DAC de baja resolución y un circuito de sumación. El circuito de suma también incluye un amplificador entre etapas de ganancia.
El convertidor de n bits rápido y preciso se divide en más de dos subáreas (canalización) para completar. Después de que el muestreo/retención del circuito de primera etapa muestrea la señal de entrada, primero cuantifica la entrada con un convertidor A/D aproximado de resolución de m bits y luego utiliza un convertidor digital a analógico (MDAC) de tipo producto con al menos precisión mínima de n bits para generar un El nivel analógico/analógico correspondiente al resultado de la cuantificación se envía al circuito sumador, que resta este nivel analógico de la señal de entrada. Y la diferencia se amplifica con precisión mediante una determinada ganancia fija y luego se pasa al circuito del siguiente nivel para su procesamiento. Después de dicho procesamiento en todos los niveles, la señal residual finalmente se convierte mediante un convertidor A/D fino de K-bit de mayor precisión. La combinación de las salidas de los A/D gruesos y finos mencionados anteriormente forma una salida de n bits de alta precisión.
Ventajas: buena linealidad y bajo desplazamiento; puede procesar múltiples muestras al mismo tiempo, tiene alta velocidad de procesamiento de señal, típicamente Tconv<100ns; baja potencia, alta precisión;
Desventajas: el circuito de referencia y la estructura de polarización son demasiado complejos; la señal de entrada debe procesarse especialmente para pasar a través de varios niveles de circuitos, lo que provoca retrasos en la tubería; Los requisitos del proceso del circuito son muy altos. El diseño irrazonable de la placa de circuito afectará la linealidad de la ganancia, el desplazamiento y otros parámetros.
Este nuevo tipo de estructura ADC se utiliza principalmente en sistemas de comunicación con mayores requisitos de THD, SFDR y otras características del dominio de frecuencia, así como en sistemas de comunicación con mayores requisitos de características del dominio del tiempo como ruido, ancho de banda y Velocidad de respuesta transitoria. El sistema de imágenes CCD es un sistema de adquisición de datos con altos requisitos tanto en el dominio del tiempo como en los parámetros del dominio de la frecuencia.
7.1.3 Guía de selección del dispositivo de conversión A/D
Existen muchos tipos de convertidores A/D con diferentes rendimientos. La elección del convertidor A/D afecta directamente al rendimiento del. sistema. . Después de determinar el plan de diseño, primero debe aclarar los requisitos de índice requeridos para la conversión A/D, incluida la precisión de los datos, la frecuencia de muestreo, el rango de la señal, etc.
1． Determinar el número de bits del convertidor A/D
Antes de seleccionar el dispositivo A/D, es necesario aclarar la precisión que se desea lograr en el diseño. La precisión es una cantidad física que refleja con qué precisión la salida real de un convertidor se acerca a la salida ideal. Durante el proceso de conversión, se perderá precisión debido a errores de cuantificación y errores sistemáticos. El impacto del error de cuantificación en la precisión es calculable y depende principalmente del número de bits en el dispositivo de conversión A/D. El número de bits en el dispositivo de conversión A/D se puede expresar en términos de resolución. Generalmente, los convertidores A/D con menos de 8 bits se denominan ADC de baja resolución, de 9 a 12 bits se denominan ADC de resolución media y los de 13 bits o más son ADC de alta resolución. Cuanto mayor sea el número de bits en el dispositivo A/D, mayor será la resolución, menor será el error de cuantificación y mayor será la precisión que se puede lograr. En teoría, la precisión del sistema se puede mejorar infinitamente aumentando el número de bits en el dispositivo A/D. Pero este no es el caso, ya que el circuito frontal A/D también tendrá errores, lo que también restringe la precisión del sistema.
Por ejemplo, si se utiliza A/D para recopilar la señal proporcionada por el sensor, la precisión del sensor restringirá la precisión del muestreo A/D. no puede exceder la precisión de la señal de salida del sensor. Al diseñar, se debe considerar de manera integral la precisión requerida por el sistema y la precisión de la señal frontal.
2. Seleccione la tasa de conversión del convertidor A/D
En diferentes situaciones de aplicación, los requisitos para la tasa de conversión son diferentes. En la misma situación, los requisitos de precisión son diferentes y la tasa de muestreo también será diferente. La tasa de muestreo está determinada principalmente por el teorema de muestreo. Una vez que se determina el escenario de aplicación, la frecuencia de muestreo se puede calcular utilizando el teorema de muestreo en función de las características del objeto de señal que se recopila. Si se utiliza tecnología de filtrado digital, se debe realizar un sobremuestreo para aumentar la frecuencia de muestreo.
3. Determine si se necesita un muestreador/soporte.
El muestreador/soporte se utiliza principalmente para estabilizar el volumen de la señal y lograr un muestreo plano. Para la recogida de señales de alta frecuencia, los dispositivos de muestreo/retención son muy necesarios. Si recopila señales de CC o de baja frecuencia, no necesita un dispositivo de muestreo y retención.
4. Elija el rango adecuado
El rango dinámico de las señales analógicas es grande y, en ocasiones, pueden producirse voltajes negativos. Al seleccionar, el rango dinámico de la señal a medir es mejor dentro del rango del dispositivo A/D. para reducir los costos adicionales de hardware.
5． Elija la linealidad adecuada
En el proceso de adquisición A/D, cuanto mayor sea la linealidad, mejor. Pero cuanto mayor sea la linealidad, mayor será el precio del dispositivo. Por supuesto, la compensación de software también se puede utilizar para reducir el impacto de la no linealidad. Por lo tanto, durante el diseño se deben considerar exhaustivamente factores como la precisión, el precio y la dificultad de implementación del software.
6． Elija la interfaz de salida del dispositivo A/D
Existen muchos tipos de interfaces de dispositivos A/D, incluidas interfaces de bus paralelo e interfaces de bus serie como SPI, I2C y 1-Wire. Son iguales en principio y precisión, pero los métodos de control y los circuitos de interfaz serán muy diferentes. La elección de la interfaz depende principalmente de los requisitos del sistema y del dominio del desarrollador en varias interfaces.
7.1.4 Recopilación de señales lógicas digitales
Las señales lógicas digitales que normalmente es necesario recopilar incluyen señales de frecuencia y señales de codificación lógica. Las aplicaciones típicas de las señales de frecuencia incluyen medir voltaje, proporcionar una referencia de tiempo, etc. La señal de codificación lógica es un concepto muy amplio. En 2014, algunos sensores son digitales, que no emiten corriente ni voltaje, sino señales lógicas codificadas directamente, como el sensor de temperatura DS1820, varios chips de reloj, módulos GPS OEM, etc. La recopilación de señales codificadas lógicamente considera principalmente la interfaz física y el protocolo de comunicación. En algunos libros también se clasifica como tecnología de la comunicación.
Señal analógica (inglés: analog signal) se refiere a una señal cuya forma matemática es una función continua en el dominio del tiempo. Las señales analógicas corresponden a las señales digitales. Estas últimas toman valores lógicos discretos, mientras que las primeras pueden obtener valores continuos. El concepto de señales analógicas se utiliza a menudo en campos relacionados con la electricidad, pero disciplinas como la mecánica clásica, la neumática y la hidráulica a veces también utilizan el concepto de señales analógicas.