En el pasado, diseñar un sistema de recopilación de datos significaba encontrar combinaciones adecuadas de componentes de una pila de tablas de datos y solucionar problemas en el prototipo ensamblado.Los diseñadores pueden usar herramientas de diseño digital para arrastrar y soltar modelos de sensores, bloques de acondicionamiento de señal analógica, convertidores analógico-digital (ADC) y filtros digitales en cadenas de señal virtuales, ahorrando tiempo y reduciendo los desvíos.Este software puede simular la salida de la cadena virtual, lo que permite a los diseñadores comprender cómo los componentes seleccionados afectan los resultados, como la relación señal-ruido (SNR), los errores de ganancia y desplazamiento y la potencia.
La suite de diseño digital de Analog Devices, Inc. (ADI) Precision Studio, incluido Signal Chain Designer, no se traduce.Este módulo puede ayudar a los diseñadores a simular sistemas de adquisición de datos antes de crearlosEn el diseñador de la cadena de señales, los usuarios pueden seleccionar un sensor, establecer parámetros para el modelo y luego colocarlo en el bloque de circuito que representa los componentes de la cadena de señales (Figura 1).
Diseñador de la cadena de señales en ADI Precision Studio
Figura 1: Utilizando el diseñador de la cadena de señal en ADI Precision Studio,Los diseñadores pueden seleccionar sensores y arrastrar los bloques de circuito correspondientes a la cadena de señal para la simulación de componentes de adquisición de datos. (Fuente de imagen: Analog Devices, Inc.)
Antes de convertir las señales de los sensores en datos fiables, deben someterse a un procesamiento de varios niveles, cada nivel consistiendo en uno o más componentes electrónicos o módulos de circuito integrado IC,que sirven como señal de preprocesamiento para el siguiente nivelLa etapa de procesamiento más común puede amplificar señales analógicas, filtrar señales analógicas, convertir señales analógicas en señales digitales y filtrar señales digitales.
Estadio de amplificación de señal analógica
Las señales analógicas generadas por los sensores a menudo no coinciden con la entrada óptima del sistema de adquisición de datos.amplificadores totalmente diferenciales, referencias de voltaje, así como componentes pasivos como resistores, condensadores e inductores para convertir las señales de los sensores en la forma efectiva requerida por el sistema de adquisición de datos.
En el diseñador de la cadena de señal, los usuarios pueden configurar los tipos de entrada y salida, la ganancia requerida y el cambio de nivel requerido para lograr la entrada de voltaje correcta para las etapas de amplificación analógica.El software utiliza productos ADI para construir circuitos que cumplen con los parámetros establecidos y salidas diagramas esquemáticos.
Por ejemplo, para el sensor con impedancia de 1 k Ω, frecuencia de 1 kHz y capacidad de 100 pF utilizado en la Figura 1, el usuario puede establecer la ganancia a 2 V/V y el nivel de desplazamiento a 2,5 V (Figura 2).
Los usuarios pueden configurar parámetros como configuración, ganancia y cambio de nivel
Figura 2: Configuración del usuario para la configuración de la etapa de amplificación de señal analógica, ganancia, cambio de nivel y otros parámetros en Signal Chain Designer. (Fuente de imagen: Analog Devices, Inc.)
Sobre la base de estos parámetros, el software construyó un esquema de circuito de la etapa de amplificación de señal analógica (Figura 3, superior), que incluye un amplificador operativo ADA4097-2.El amplificador operativo de la serie ADA4097-2 requiere sólo 32.5 μ Una corriente por canal para lograr un producto de ancho de banda de ganancia (GBP) de 130 kHz, y el ruido de pico a pico (P-P) entre 0,1 Hz y 10 Hz es de 1000 nV,con una frecuencia angular de ruido de 6 Hz.
El software también desarrolló un circuito de referencia para la etapa del amplificador, que incluye una referencia de voltaje de precisión LTC6655B-2.5 y un amplificador operativo AD8510 (Figura 3, abajo).que ambos provienen de la DGA.