解析创新高精度数据采集SoC设计方案
可以看出,经过这个调制器后,输入信号X(Z)没有什么变化,仅仅是增加了延迟,但是量化噪声被函数H(Z)=(1-Z-1)4所加权,成为高频成分,这个函数我们称为噪声成型函数。利用调制器后面的降采样滤波器,我们可以将高频部分(基带以外)的量化噪声滤除,这样我们就得到了信噪声比极高的量化信号。
图1:Casecode结构四阶Σ-Δ调制器Z域模型。
高性能的DSP信号处理模块。高精度的ADC除了低噪声的模拟调制器外,高性能的DSP模块同样起着至关重要的作用。这个滤波器,既要保证足够高的信噪比,又要考虑系统对信号的延迟。现在的测量系统,通常都要求"One Cycle Settle",即单周期建立。为此,在此类SoC设计中采用了先进行高速高阶滤波器,再加一阶滤波输出的方式,来同时达到高的性噪比和高的响应速度。
图2:基于CSU12xx和CUS10xx系列SoC的电子血压计。
高性能PGA实现方式。由于高精度ADC所探测的信号非常微弱,必须要通过前置放大器对信号进行放大,提高信噪比。前置放大器在放大信号的同时,自身也会产生噪声,并且会限制系统的共模输入范围,增加系统成本及功耗。芯海科技采用了特有的低功耗、低噪声、低成本PGA实现方式,设计出了高性能的SoC方案,大大提高了产品的市场竞争力。
小结:
基于上述创新设计思路和技术的SoC产品如CSU12xx及CSU1101B,与同类竞争产品相比主要优势特性一是精度高,二是低功耗。基于这些优势特性,目前该类多系列的SoC已经成功应用于包括高性能太阳能自动上位人体秤、电子血压计等应用,实现了超过50万片的累积销量,成功地帮助芯海科技在国内数据采集器件市场占有了一席之地。
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