Микропроцессоры и микроконтроллеры

 
 
 
Отладка кода вдвое сложнее, чем его написание. Так что если вы пишете код настолько умно, насколько можете, то вы по определению недостаточно сообразительны, чтобы его отлаживать.
Brian W. Kernighan.
Русский | Українська



На правах рекламы:



Rambler's Top100 Рейтинг@Mail.ru
Микропроцессоры и микроконтроллеры :: Статьи :: Оптимизация характеристик сигнальных каскадов

Оптимизация характеристик сигнальных каскадов

Как добиться оптимальных характеристик сигнального каскада на входе аналогово-цифрового преобразователя? Основных способов — два: выбор элемента буферизации датчика емкостного заряда на входе АЦП и уменьшение влияния шума. В данной статье инженера компании National Semiconductor рассмотрен каждый из них.

БУФЕРИЗАЦИЯ ДАТЧИКА

Буферизация с применением операционного усилителя необходима в тех случаях, когда датчик не справляется с емкостной нагрузкой АЦП. Поскольку во многих случаях требуется работа от общего источника питания, то при выборе операционного усилителя руководствуются возможностью его работы от того же напряжения питания, что и АЦП. При этом необходимо учитывать, что единый источник питания, помимо таких преимуществ, как снижение уровня сложности и стоимости системы, вносит ограничение по значению амплитуды сигнала на входе и выходе операционного усилителя. Например, при использовании такого АЦП, как ADC121S101 (рис. 1), у которого опорное напряжение выступает также в качестве напряжения питания, становится необходимым применение операционного усилителя, допускающего изменение входного синфазного сигнала от нуля до напряжения источника питания, как, например, LMP2011. Таким образом, значение выходного сигнала, близкого к напряжению источника питания, как у LMP2011, позволит разработчикам использовать максимальный ресурс АЦП.

После выбора операционного усилителя с приемлемыми техническими характеристиками необходимо учитывать его полосу пропускания. Усиление сигнала может потребоваться в тех случаях, когда максимальная амплитуда выходного сигнала датчика меньше опорного напряжения АЦП. Отношение величины коэффициента усиления к ширине полосы про-

пускания (GBWP) операционного усилителя определяет значение его полосы пропускания (при коэффициенте передачи -3 дБ). Данное условие справедливо для ОУ с коэффициентом усиления, равным 1. Таким образом, граница полосы пропускания определяется как отношение GBWP, которое постоянно для заданного операционного усилителя, к Ку.ос. (коэффициент усиления операционного усилителя с обратной связью), т.е.:

fnp= GBWP/Ky.oc.

Например, если РМР2011 с GBWP=3 МГц преобразовать на Ky.oc. = 10V/V, то полоса пропускания результирующего усилителя будет равна 300 кГц.

Поскольку полосу пропускания ОУ с обратной связью определяет частота, при которой коэффициент усиления равен -3 дБ, то эту частоту можно определить как значение, при котором выходное напряжение составляет 70,7% от входного. Таким образом, значению частоты с усилением -3 дБ будет соответствовать погрешность 29,3%. Для АЦП

National Semiconductor объявила результаты за первый квартал 2007 финансового года

National Semiconductor Corporation объявила о чистой прибыли в 120,1 миллион долларов, что в среднем составило 35 центов в расчете на акцию по сравнению с 24 центами в квартале прошлого года. Процентный показатель валовой прибыли достиг 61,7% по сравнению с 56,2% в прошлом году. Валовой доход в первом квартале финансового 2007 года, который закончился 27 августа 2006, составила 541,4 миллиона долларов, на 5,4% ниже, чем в 4-м квартале, но выше на 9,6%, чем в первом квартале 2006 года.

Прогноз прибыли на второй квартал финансового 2007 года обещает уменьшение прибыли на 2-5% последовательно, главным образом, за счет отказа от производства некоторых линеек продукции.

погрешности выражаются в младших разрядах (м.р.). Один м.р. определяется как Уион/2п, где Vhoh опорное напряжение, а п — разрешающая способность АЦП. Например, 1 м.р. 8-разрядного АЦП равен Vhoh/256. Если система требует точности от АЦП 1/2 м.р., то погрешность коэффициента усиления должна быть равна (1-1/2п+1), или 99,8% для 8-разрядного АЦП. Для гарантированного нахождения погрешности коэффициента усиления операционного усилителя в рам-

БУФЕРИЗАЦИЯ ДАТЧИКА
БУФЕРИЗАЦИЯ ДАТЧИКА

ках заданных требований необходимо вычислить максимальную рабочую частоту (гмакс) операционного усилителя. Это достигается путем аппроксимации частотной характеристики ОУ с частотной характеристикой однополюсного фильтра. Кривая, показанная на рис. 2, содержит коэффициент усиления (Ку) и частоту при коэффициенте усиления -3 дБ (fo), близкую к 1.

Выражение для данной кривой имеет вид:

БУФЕРИЗАЦИЯ ДАТЧИКА

Для получения погрешности 1/2 м.р. в 8-разрядной системе, нормализованная гмакс операционного усилителя равна

БУФЕРИЗАЦИЯ ДАТЧИКА

Таким образом, если при использовании 8-разрядного АЦП необходимо добиться точности 1/2 м.р., то эффективная полоса пропускания ОУ должна быть 0,062 х GBWP. ОУ РМР2011 с GBWP=3 МГц при конфигурации усиления, равной 1, должен иметь эффективную полосу пропускания 186 кГц. Эффективная полоса пропускания еще более сужается при увеличении коэффициента усиления. Нормализованная гмакс для погрешности

1/2 м.р. при использовании АЦП с различной разрешающей способностью вычисляется следующим образом:

БУФЕРИЗАЦИЯ ДАТЧИКА













При использовании любых материалов с сайта обратная ссылка на сайт Микропроцессоры и микроконтроллеры обязательна.