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看图说话——如何利用信号链设计器设计烟雾探测器

ADI_Amy 員工 在 2015-2-12 建立的討論區


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ADI官网视频“利用信号链设计器设计烟雾探测器”很好地以实际应用案例细致逐步地讲解如何利用信号链设计器进行设计,这里图文分享,完整视频请点击观看http://videos.analog.com/video/products/3321519376001/Designing-a-Smoke-Detector-with-Signal-Chain-Designer/


信号链设计器(Signal Chain Designer)是ADI精心研发的一款先进的产品选择和推荐的工具集。它汇集了强大的搜索引擎、验证产品组合、经过测试的应用电路、集成模拟滤波器向导 光电二极管向导,并可连接到其它ADI工程设计工具,为设计工程师提供一个易于使用、一站式的电路生成器。今天让我们通过一个例子来说明如何使用信号链设计器。

 

本例中,我们将用四个简单的步骤利用信号链设计器设计烟雾探测器——

【第一步】确定关键规格

【第二步】绘制信号路径草图

【第三步】选择期间

【第四步】购买器件

 

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【第一步】确定关键规格

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增益带宽


先从确定光电二极管放大器的关键规格开始,增益带宽积应足够大,以满足输入响应时间的求,同时应尽可能低,以便降低功耗。对于通用型应用,100MHz带宽对于光电二极管放大器来说即足够好。然而,为获得满意的性能运算放大器增益带宽积一般要比这大210倍。

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偏置电流


任何偏置电流都会产生IB*RF的直流输出电压误差,其中RF是光带按二级管放大器的反馈电阻,对于通用应用,25℃时1pA是可以接受的。

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输入失调电压


输入失调电压将产生“输入失调电压*GN”的直接输出电压误差,其中GN是光电二极管发达器的噪声增益,对于通用应用,25℃时1mV是足够好的值。

 

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现在看看低通滤波器↓↓↓

 

 

截止频率


低通滤波器降低噪声电平,提高信噪比。对于该烟雾探测器应用,设置超过100kHz的截止频率无助与降低噪声电平,而设置低于100kHz的截止频率又无法满足目标带宽。

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有源或无源滤波器


如果使用sigma-delta ADC且不需要高阶滤波器,应选择无源RC滤波器,如果使用sigma-delta ADC且但需要高阶功能,应选择有源滤波器。同样,如果使用SAR ADC,应选择有源滤波器。

 

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数模转换器


采样速率至少必须是最大信号频率的2倍以避免任何混叠

 

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分辨率


分辨率由光电二极管放大器和滤波器的信噪比或有效位数设置

 

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【第二步】绘制信号路径草图


该烟雾探测器应用设计的第二部是绘制信号链草图,这很容易完成,只需为信号链的每个器件或每一级添加一个符号,然后将其连接起来。完成后,我们便可进入第三步。

 

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【第三步】选择器件


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从光电二极管放大器开始,点击对话框

 

 

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选择“应用”然后点击“新建光电二极管电路,如果尚未注册myAnalog,则需要先注册

 

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根据您的输入:5V峰值电压、100kHz带宽、适度的过冲、一级

 

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工具将自动选择一款运算放大器并完成光电二极管设计,它会显示所有相关结果,例如:阶跃响应、频率响应、噪声增益、稳定性、信噪比和物料清单等

 

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设计完成后,您就可以点击“返回信号链”,将其导入信号链设计器

 

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继续处理低通滤波器

 

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打开信息对话框,选择“应用”,点击“创建低通滤波器”, 滤波器向导打开后,您需要设置低通滤波器的规格:3dB截止频率为100kHz阻带频率为40MHz

 

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从这里,我们将继续选择器件,决定是采用单电源还是双电源,需要哪些器件

 

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是否针对电压范围、低噪声或低功能进行优化

 

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“元件容差”用于明确指出电容和电阻的容差

 

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“元件容差”用于明确指出电容和电阻的容差

 

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最后,相关的滤波器性能曲线和电路,根据您的输入而自动生成

 

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我们可以点击“返回信号链”,将其导回信号链设计器

 

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最后是数模转换器:打开信息对话框点击“搜索器件”

 

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为了满足系统性能,选择14位分辨率的转换器


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采样速率至少为200kSPS


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选好器件后,点击“确认器件选择”返回画布

 

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【第四步】购买器件


添加器件到购物车以便购买


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准备就绪时,即可保存、分享设计


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下载项目文件和物料清单

 

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为了进一步简化设计过程并节省时间,您可以在信号链设计器主页上查找参考电路,只需搜索“光电二极管”,

 

便可查看任何以由ADI工程师完成设计和验证的光电二极管电路。

 

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結果