成本優(yōu)化型信號(hào)處理應(yīng)用中的多路復(fù)用器

為了使傳感器數(shù)據(jù)處理具有成本效益，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員通常將雙向模擬多路復(fù)用器與運(yùn)算放大器結(jié)合使用以創(chuàng)建輸入接口。這種組合允許一個(gè)多路復(fù)用器連接到多個(gè)下游信號(hào)路徑，每個(gè)路徑都具有不同的運(yùn)算放大器增益配置。這種組合提高了單個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)傳輸效率并增強(qiáng)了功能。

當(dāng)運(yùn)算放大器（如 TLV9004）的輸入電阻明顯大于多路復(fù)用器的關(guān)斷電阻時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)問題。如果在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中不考慮這些兼容性問題，則多路復(fù)用器的未選擇信號(hào)路徑上可能會(huì)出現(xiàn)電壓誤差。這會(huì)導(dǎo)致將錯(cuò)誤的電壓讀數(shù)傳輸?shù)较掠蔚母鞣N數(shù)據(jù)處理器件，從而導(dǎo)致應(yīng)用中出現(xiàn)測量誤差。

如何防止未選擇信號(hào)路徑上的電壓誤差

要防止該應(yīng)用中未選擇的信號(hào)路徑上可能出現(xiàn)電壓誤差，設(shè)計(jì)人員可以采用泄放開關(guān)，結(jié)合使用與運(yùn)算放大器并聯(lián)放置的下拉電阻器。這種方法非常有效，因?yàn)楫?dāng)泄放開關(guān)閉合時(shí)，下拉電阻器會(huì)與運(yùn)算放大器的輸入電阻并聯(lián)。這種布置會(huì)改變多路復(fù)用器的關(guān)斷電阻與運(yùn)算放大器負(fù)載電阻之間的電阻比。因此，關(guān)斷電阻大于負(fù)載電阻，從而使多路復(fù)用器上的電壓降更大。這樣可降低運(yùn)算放大器輸入端的電壓，從而有效地對(duì)運(yùn)算放大器輸入端的懸空節(jié)點(diǎn)或高阻抗節(jié)點(diǎn)放電。最終，如果使用了強(qiáng)下拉電阻器，則在未選擇的信號(hào)路徑上的運(yùn)算放大器輸入端觀察到的電壓可能約為 0V。

要實(shí)現(xiàn)該解決方案，必須在未選擇信號(hào)路徑時(shí)連接泄放開關(guān)，在選擇了信號(hào)路徑時(shí)斷開泄放開關(guān)。這樣，系統(tǒng)就能通過所選的多路復(fù)用器信號(hào)路徑將正確的電壓讀數(shù)從傳感器傳輸?shù)竭\(yùn)算放大器。圖 2 和圖 3 展示了泄放開關(guān)解決方案的實(shí)現(xiàn)，而圖 4 展示了該解決方案的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。此外，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員也可以在其應(yīng)用中使用泄放多路復(fù)用器來連接下拉電阻器。圖 5 說明了如何使用多路復(fù)用器來連接和斷開多個(gè)下拉電阻器。

為幫助設(shè)計(jì)人員了解多路復(fù)用器關(guān)斷電阻和運(yùn)算放大器輸入電阻之間的關(guān)系，并估算其應(yīng)用所需的泄放電阻，在未選擇多路復(fù)用器信號(hào)路徑時(shí)，他們應(yīng)首先確定運(yùn)算放大器輸入端的可接受電壓電平。

確定該電壓電平后，他們就可以使用多路復(fù)用器的最大關(guān)斷漏電流以及未選擇信號(hào)路徑的可接受電壓電平來估算所需的泄放電阻。

例如，如果未選擇的信號(hào)路徑上可接受的電壓為 0.2V，而多路復(fù)用器的最大關(guān)斷漏電流為 1000nA，那么通過重新排列歐姆定律 (V/I = R)，可以發(fā)現(xiàn)泄放電阻需要小于 200 千歐姆。