可编程模拟器件在小信号测量系统中的应用

2010-12-24 10:25:19来源: 嵌入式系统IC网

  1 引 言

  在系统可编程模拟电路(In System ProgrammabilityProgrammable Analog Circuits,ispPAC)是可编程模拟器件的一种,其内部有可编程的模拟单元(如放大、比较、滤波),他可在不脱离所在应用系统的情况下,通过计算机编程实现模拟单元电路指标参数的调整和模拟单元电路之间的连接等,从而获得功能相对独立的模拟电路。

  在系统可编程模拟电路提供以下3种可编程性能:

  (1) 功能可编程

  在系统可编程器件可实现信号调理(对信号进行放大、衰减、滤波)、信号处理(对信号进行求和、求差、积分运算)、信号转换(数字信号转换成模拟信号)。

  (2) 互连可编程

  能把器件中的多个功能块进行互连,对电路进行重构,具有百分之百的电路布通率。

  (3) 指标特性可编程

  能调整电路的增益、带宽和阈值。

  ispPAC器件可以被允许反复编程,编程次数可达10 000次。通常,编程软件还提供仿真功能。设计人员可根据系统提供的仿真结果重新修改电路,直至满意为止。然后将编程结果通过isp接口电缆下载至芯片,从而完成了

  模拟电路的设计与实现,即把高集成度、精确的设计集于一片ispPAC中,取代了由许多独立标准模拟器件所实现的电路功能。

  2 小信号测量系统的实现

  2.1 小信号测量系统的硬件框图

  小信号的测量历来是智能仪器仪表及测控领域中的关键技术。一般传统的小信号测量系统的硬件框图如图1所示。

  在图1中可以看到小信号在测量之前必须被滤波整流和放大,但考虑到放大器本身的漂移,所以还要加入调零网络。如果采用通常的模拟电路搭建方法,将需要6~8个高精密运算放大器和大量的电阻电容。像这样设计的电路调试复杂繁琐,且测试精度不高。

  用ispPAC器件替代其中一部分的模拟电路,简化了设计过程,降低了成本。加上单片机和ADC的使用,使得增益可控,并可用LED显示测量值。其框图如图2所示。图中单片机可采用89C51常用8位单片机,ADC是ICL7135 4位半双积分ADC,抗干扰能力较强,输入为差分信号,输出为4位半十进制数0.000 0~±1.999 9,数据采取BCD码动态扫描输出形式。

用ispPAC实现的系统框图

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关键字:可编程模拟器件  小信号测量

编辑:小甘 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/FPGA/2010/1224/article_1508.html
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北京航空航天大学教授,国内最早从事复杂数字逻辑和嵌入式系统设计的专家。

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