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珠海歐比特控制工程股份有限公司 供稿 引 言 混合信號處理模塊是歐比特公司推出的一款SIP芯片，其將特定（可定制）的混合信號模塊采用立體封裝技術(shù)制作而成。本文介紹混合信號模塊的構(gòu)況以及應(yīng)用方法。 1 芯片簡介 混合信號模塊采用的立體封裝技術(shù)將特定的電路封裝成芯片。本文介紹的芯片包括地址開關(guān)譯碼、模擬信號輸入、模擬信號調(diào)整輸出。模擬信號輸入至模擬開關(guān)，地址信息選擇兩路通道將模擬信號輸入至差分運放進(jìn)行放大輸出。內(nèi)部的譯碼延時、采樣電路可針對系統(tǒng)誤差進(jìn)行采樣，采樣完成后采樣電路工作在保持狀態(tài)，將此系統(tǒng)誤差輸出通過內(nèi)部開關(guān)連接至運放參考端做輸出補償，這樣后續(xù)系統(tǒng)工作時，每次運放的輸出就是進(jìn)行系統(tǒng)誤差校正之后的輸出可保障輸出結(jié)果的穩(wěn)定及一致性。 
圖1 混合信號模塊功能框圖 本模塊芯片采用QFPG220 PIN封裝形式，各子功能模塊在基板內(nèi)實現(xiàn)連接，模擬信號輸入、譯碼地址、運放設(shè)置端、采樣輸出、開關(guān)輸入、模擬輸出端做為引腳信號。 2 芯片功能應(yīng)用 如上所訴本模塊芯片為一個完整的電子系統(tǒng)，可適用于多路模擬信號輸入（可差分信號）的信號調(diào)整（系統(tǒng)誤差采樣校正、模擬信號放大輸出）。以下對模塊芯片的分別進(jìn)行闡述。 2.1 模擬開關(guān)部分 本混合信號模塊包括64路模擬正輸入、64路模擬負(fù)輸入。內(nèi)部為8組高速模擬開關(guān)分別連接到輸入端。內(nèi)部譯碼產(chǎn)生片選及地址信號確定選通的兩路通道將信號輸入至差分運放。輸入信號幅度為-10V~14V，模塊內(nèi)部將運放增益設(shè)置成100倍，推薦差分運放兩輸入端差不超過±100mV。
圖2 混合信號模塊模擬輸入 2.2 譯碼地址部分 本模塊地址信號為8路，其中高4位做模擬開關(guān)片選輸出，低位做模擬開關(guān)地址輸出。地址真值表見下表：
圖3 混合信號模塊地址信號輸入 表1 模擬通道譯碼真值表
2.3 運放增益調(diào)整端 信號處理模塊差分運放將兩增益調(diào)整端做引腳輸出。模塊內(nèi)部已對運放進(jìn)行了100倍的放大設(shè)置，如需要可在此兩端跨接電阻進(jìn)行增益調(diào)整。
圖4 混合信號模塊增益調(diào)整 2.4 采樣電路部分 信號處理模塊采樣保持電路部分將采樣調(diào)零端口做引腳輸出，可依據(jù)在此兩端連接電阻對采樣電路調(diào)零。采樣保持電路輸出端也做引腳輸出，誤差切換開關(guān)一輸入端做引腳輸入，系統(tǒng)工作時將采樣保持輸出和誤差開關(guān)輸入端口相連接，這樣系統(tǒng)誤差接入給運放參考端。
圖5 混合信號模塊采樣保持電路外接端 2.5 模擬輸出說明 信號處理模塊輸出Vout=(Vin * Gain +Voffset ) – Voffset ,其中Vin= (Vin+ - Vin-), Voffset為系統(tǒng)誤差由保持采樣電路進(jìn)行采集，Gain 為差分運放增益本系統(tǒng)設(shè)置成100，可通過運放增益端進(jìn)行調(diào)整。 整個系統(tǒng)在工作時可近似認(rèn)為從開始工作到穩(wěn)定運行整個過程，系統(tǒng)誤差相等，從等式可以看出系統(tǒng)最終輸出理想狀態(tài)為輸入信號Vin 和放大倍數(shù)（模塊設(shè)置成100倍）的乘積。
圖6 混合信號模塊輸出 3 電源說明 本模塊芯片內(nèi)部不含電源模塊，所有電源輸入為直接引腳灌入無轉(zhuǎn)換。系統(tǒng)采用雙電源供電為±12V，+5V、數(shù)字地GND、模擬地AGND，其中數(shù)字地和模擬地在模塊內(nèi)未進(jìn)行連接。
圖7 混合信號模塊電源 4 總結(jié) 本文主要簡單介紹了歐比特公司的混合信號SIP模塊的硬件功能及使用方法，可為混合信號SIP模塊的功能及運用提供參考。 |
