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利用比较器/DAC组合解决数据采集问题

导读: 以下讨论验证了一个被现存A/D转换器应用所忽略的选择:有些条件下采用分立的比较器和D/A转换器更容易实现A/D转换。这种替代方案通常采用不同的测试方法,但是具有低成本、高速度、更大灵活性以及更低功耗等优点。

  尽管当前趋势全部集中一个方向-设计者需要使用A/D转换器时通常选定一个集成的A/D转换器(ADC)。大多数工程师并没有意识到还有降低ADC性价比的其它替代方案。而模拟比较器、D/A转换器(DAC)和信号处理一起恰好就是构成逐次逼近ADC的核心电路。

  某些特定领域,分立比较器/DAC的使用非常普遍。自动测试设备、核脉冲反应堆高度监测器以及自动化时域反射计等,通常都采用这种技术,DAC用于驱动比较器的一个输入,另一个输入由被监测信号驱动。接下来是通用测试问题以及特定方法的选择,事实上,此时采用比较器/DAC组合比采用现成的ADC更受欢迎。

  瞬态电压分析

  捕获快速幅度变化事件(瞬态)的“强力”技术就是采用处理器支持的高速ADC和RAM对其进行简单量化(图1)。单触发事件可能必须采用这种方法,因为需要获取瞬态细节。然而,如果瞬态是重复性的,则可采用DAC/比较器的方法测量它们的峰值幅度及其它特性(图2)。

 

图1. 采用“强力”法进行瞬态分析,ADC电路耗电大且价格昂贵

 

图2. 如果图1应用可接受对幅度进行重复测量,用DAC/比较器组合替代ADC可省电并降低成本

  比较器的一个输入引脚由DAC设置判定电平,瞬态信号施加到另一个输入。通过调整DAC输出可确定峰值瞬态幅度,超越门限时,采用数字锁存捕获比较器的输出响应。仅需要比较器输入支持瞬态带宽,任意长的DAC输出建立时间并不会影响测量精度。这样,在模拟域可用低成本DAC和比较器代替昂贵的ADC.

  需注意的是,在监视模拟电压时必须考虑容限。许多自诊断设备监视系统电压、温度以及其它模拟量,容限值在软件中设置。然而,如果这种比较由比较器实现,设置值由DAC提供,这样可减轻处理器负荷,因为只需要读取一位来表示超限状态。

  这种技术(模拟域比较)与ADC技术(数字域比较)具有相同精度,对于一个设置点时,可通过简单比较实现,为什么还要对整个值进行量化?必须提及的一种情况是:如果与几个设置点进行比较时,例如:报警上限/下限和关断的下限/上限电平,可选择ADC,否则需要4路DAC和4个比较器。

 

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