集成ARM的混合信號如何實(shí)現(xiàn)智能傳感器

　　除了功耗，選擇正確的ADC并進(jìn)行適當(dāng)配置對于性能和尺寸而言同樣十分重要。 系統(tǒng)性能是ADC效果最直觀的反映。 ADC精度越高，過程變量的測量結(jié)果就越精確。 這最終會(huì)提升控制能力和性能。 對于現(xiàn)場儀器儀表而言，16位分辨率是較為常見的要求，Σ-Δ轉(zhuǎn)換器便能很好地滿足這種精度要求。

　　在現(xiàn)場儀器儀表設(shè)計(jì)中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)或更多傳感器。 這類應(yīng)用實(shí)例有：溫度測量和壓力測量。 這對ADC、儀表放大器和多路復(fù)用芯片設(shè)計(jì)的配置都會(huì)有影響。 集成兩個(gè)ADC，就能測量兩個(gè)過程變量。 采用多路復(fù)用可增加輸入數(shù)量。 對于溫度測量而言，可以將一個(gè)ADC與熱電偶對接，另一個(gè)ADC與電阻溫度檢測器(RTD)對接。 熱電偶的電壓輸出與兩個(gè)端點(diǎn)之間的溫度差成正比， 其一端參考目標(biāo)(比如極高溫金屬)，另一端參考電子元件的溫度。 第二個(gè)ADC用來測量RTD，后者為電子元件提供絕對參考溫度。 利用參考溫度及其與目標(biāo)之間的差異，目標(biāo)溫度便能由ARM M3微控制器內(nèi)核精確計(jì)算得出。

　　對于壓力測量而言，主ADC測量阻性電橋壓力傳感器。 第二個(gè)ADC測量溫度，以便用于溫度補(bǔ)償以及提供整個(gè)溫度范圍內(nèi)的更佳精度。 靈活的多路復(fù)用允許測量靜態(tài)壓力補(bǔ)償值。

　　需要提供額外功能并保持尺寸與功耗預(yù)算不變的一個(gè)例子便是HART(可尋址遠(yuǎn)程傳感器高速通道)調(diào)制解調(diào)器功能。 HART調(diào)制解調(diào)器采用數(shù)字雙向通信標(biāo)準(zhǔn)，它在標(biāo)準(zhǔn)4 mA至20 mA模擬環(huán)路上調(diào)制一個(gè)1 mA峰峰值FSK信號。 若要加入這個(gè)功能，就必須在總功耗預(yù)算中留出裕量。 前文所討論的優(yōu)化在這種情況下適用。 另外，還需考慮微控制器子系統(tǒng)。 微控制器內(nèi)核需實(shí)現(xiàn)該性能，同時(shí)保持能效以控制HART調(diào)制解調(diào)器并驅(qū)動(dòng)環(huán)路供電型DAC，它還需執(zhí)行處理測量數(shù)據(jù)、診斷和校準(zhǔn)等任務(wù)。

　　選擇正確的元件實(shí)現(xiàn)芯片級集成和優(yōu)化固然重要，但開發(fā)高效率集成系統(tǒng)還需要掌握目標(biāo)市場要求與趨勢等豐富知識。 系統(tǒng)級目標(biāo)——比如增加功能而不增加功耗水平與尺寸——要求芯片供應(yīng)商與最終系統(tǒng)開發(fā)商之間展開密切合作。 為了便于展開這種合作，半導(dǎo)體供應(yīng)商需對電路板級要求具有充分的理解，例如：外形尺寸、溫度范圍、制造工藝、功耗、成本以及信號鏈中的補(bǔ)充器件。