集成ARM的混合信號如何實(shí)現智能傳感器

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

　　在現場(chǎng)儀器儀表設計中，經(jīng)常會(huì )出現兩個(gè)或更多傳感器。 這類(lèi)應用實(shí)例有：溫度測量和壓力測量。 這對ADC、儀表放大器和多路復用芯片設計的配置都會(huì )有影響。 集成兩個(gè)ADC，就能測量?jì)蓚€(gè)過(guò)程變量。 采用多路復用可增加輸入數量。 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(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(lái)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之間的差異，目標溫度便能由ARM M3微控制器內核精確計算得出。

　　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，以便用于溫度補償以及提供整個(gè)溫度范圍內的更佳精度。 靈活的多路復用允許測量靜態(tài)壓力補償值。

　　需要提供額外功能并保持尺寸與功耗預算不變的一個(gè)例子便是HART(可尋址遠程傳感器高速通道)調制解調器功能。 HART調制解調器采用數字雙向通信標準，它在標準4 mA至20 mA模擬環(huán)路上調制一個(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。 微控制器內核需實(shí)現該性能，同時(shí)保持能效以控制HART調制解調器并驅動(dòng)環(huán)路供電型DAC，它還需執行處理測量數據、診斷和校準等任務(wù)。

　　選擇正確的元件實(shí)現芯片級集成和優(yōu)化固然重要，但開(kāi)發(fā)高效率集成系統還需要掌握目標市場(chǎng)要求與趨勢等豐富知識。 系統級目標——比如增加功能而不增加功耗水平與尺寸——要求芯片供應商與最終系統開(kāi)發(fā)商之間展開(kāi)密切合作。 為了便于展開(kāi)這種合作，半導體供應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充器件。