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一种拓展模拟采样通道数的方法

关键词:多通道数据测量 MUX(多路复用器)芯片

时间:2021-03-12 11:17:31      来源:TI

在精密测量应用领域,为了实现多通道数据测量,广泛地使用了MUX(多路复用器)芯片。在多通道的模拟量测量电路中,往往会采用MUX用于多个通道模拟量的切换,从而节省调理电路、参考电路和ADC成本,实现整体成本的最优化。

作者:Zhou, Jimmy

在精密测量应用领域,为了实现多通道数据测量,广泛地使用了MUX(多路复用器)芯片。在多通道的模拟量测量电路中,往往会采用MUX用于多个通道模拟量的切换,从而节省调理电路、参考电路和ADC成本,实现整体成本的最优化。


图1:典型的模拟采样应用电路

常用的MUX的通道数是2路、8路和16路,在一些特殊应用,需要更多路的采样通道,比如64通道。对于64通道的模拟信号采样,如果采用8通道的MUX,方案整体上的资源需求如表1。可以看出,如果采用传统的结构,考虑了ADC、参考芯片和运放调理电路,整个系统成本比较高。

表1:使用8通道MUX实现64通道模拟采样的系统资源

ADC

参考芯片

运放调理电路

MUX

MCU与ADC通信接口

MCU控制MUX I/O口

8

8

8

8

8

24

另外一个可行的方式,通过双重MUX复用方式,实现64通道的的采样信号,也是本文讨论和推荐的。如图2所示,模拟信号通过一级的MUX后,进入第二级MUX里面,其中一级MUX需要8个,二级MUX需要1个,最终ADC等线路只需要复用一路,即可以实现64通道的模拟采样。 对于MUX地址线,第一级MUX共用3个地址线,第二级MUX使用3个地址线,有效减少了数字端口和逻辑控制难度。


图2:模拟典型的模拟采样应用电路

使用双重MUX复用方式,整个系统的资源需求情况如表2。同样实现64通道模拟采样,相比传统方式,双重MUX复用方式,

表2:使用双重MUX方式实现64通道模拟采样的系统结构

ADC

参考芯片

运放调理电路

MUX

MCU与ADC通信接口

MCU控制MUX I/O口

1

1

1

9

1

6

从性能上来讲,双重MUX方式由于经过了两级MUX,导通阻抗会加倍。但是,由于运放调理电路的输入阻抗远高于MUX路径上的阻抗,可以避免这个弱势。

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