高分辨率傳感器USB接口設(shè)計(jì)
使用兩只三輸入連接器,就可以將很多類(lèi)型傳感器連接到兩個(gè)可配置模擬端口上,每只連接器都有一個(gè)接地端(圖4)。一個(gè)接地端提供3.3V電源,其它則輸出經(jīng)緩沖的基準(zhǔn)電壓,其額定值為2.5V.兩個(gè)連接器的中間引腳接到微控制器的模擬輸入多工器上。這樣,既可以測(cè)量?jī)蓚€(gè)單端電壓,也可以將兩只連接器用做差分輸入。兩個(gè)輸入端均有獨(dú)立切換的上拉與下拉電阻R10、R11、R14與R15.
模擬輸入架構(gòu)能夠直接連接多種類(lèi)型的傳感器。例如,可以在接地端與輸入端之間連接熱敏電阻或光敏電阻,并接通上拉電阻,構(gòu)成一個(gè)分壓器;片上的ADC可以直接對(duì)這個(gè)分壓器的輸出做數(shù)字化(圖5)。這種方案還采用了比率工作方式,意味著ADC使用與分壓器驅(qū)動(dòng)電壓相同的電壓基準(zhǔn)。電流輸出傳感器也可以像光電二極管那樣連接,即直接連到接地端與輸入端之間。切換到下拉電阻,使光電流能產(chǎn)生一個(gè)電壓。
接地端示意圖
高分辨率ADC與PGA可以直接連接熱電偶(圖6)。通過(guò)切換一個(gè)通道上的上拉電阻和下拉電阻,就可以實(shí)現(xiàn)所需的偏置點(diǎn)。關(guān)掉所有內(nèi)置電阻,就可以采用直接連接的橋式傳感器(如測(cè)壓元件和壓力傳感器)。這些情況下,應(yīng)使ADC工作在差分模式。讓所有開(kāi)關(guān)開(kāi)路亦適合于采用電位器輸入或IC 傳感器的場(chǎng)合,如SS49E霍爾效應(yīng)磁場(chǎng)傳感器。
連接示意圖
當(dāng)使用直接連接的傳感器時(shí), 應(yīng)考慮源阻抗、信號(hào)范圍、濾波,以及噪聲拾取問(wèn)題。你可能需要增加額外的緩沖放大器,或更精密的電壓基準(zhǔn)。有了電壓基準(zhǔn)和模擬端口的3.3V電源,就可以使這種結(jié)構(gòu)成為可能。另外可以使用連接器J 1中的DAC輸出來(lái)調(diào)整值, 或?yàn)閭鞲衅魈峁┮粋€(gè)任意電壓。注意,J1也有五個(gè)數(shù)字I/O腳(圖1)。
電路板
本設(shè)計(jì)裝在一個(gè)2.36英寸×1.38英寸的外殼中(圖7),PCB下方有幾只無(wú)源元件(圖8)。提供了詳情,能下載到整個(gè)設(shè)計(jì),以及CAD/CAM文件、物料清單和軟件。
評(píng)論