[讨论] 嵌入式系统设计还需要模拟电路吗转贴

fighting 2006-12-27 20:35 楼主

还需要模拟电路吗

OHY 2006-11-2

现在有时候会听到人家在说：“模拟即将消失，数字将代替模拟。”。真的是这样吗？虽然在嵌入式系统中，我们接触的大部分都是数字电路和软件。但是，模拟并不会在信号调理、电源以及电路布局策略方面消失，特别是做测量系统和嵌入式检测仪器方面，传感器电路、信号调理电路、低功耗设计、高频电路更需要注意布线策略。这些模拟电路的设计都会对设计嵌入式系统的测量精度和可靠性有关键的影响，这也不是WINCE、LINUX和UCOS_II能解决的问题。

比如说，在一个电表测量系统中，要求使用精度小于12位的AD转换，这意味着简单的12位逐次逼近（SAR）的转换器就可以满足的，但是这种应用实际上需要一个DELTA-SIGMA转换器，这种器件的好处是可以省略输入级的模拟增益级，同时可以减小电路通带内的噪声，其LSB比SAR转换器能提供的小得多，可以达到低于纳伏级的精度。在这种电表测量电路中，一般是通过负载低端上的电流互感器来检测电线上流过的电流，因此要求在这个互感器上的压降尽可能小。

有些数字工程师经常会说：“我只需要数据就行了，我可以在微处理器上纠正它，大家都知道，我们可以利用经典的FIR或IIR数字滤波器，甚至是FFT变换。如果需要，我也可以校正这些信号，额有把握去掉这些不需要的模拟干扰信号”。这些人的很普遍的观点是，这些无名的噪声问题可以通过数字方法来解决。但是这种方法一个主要的障碍是时间。数字滤波器需要收集几百次采样，才能与模拟方案进行抗衡；另一个问题是，已经数字化的信号有可能已经被混叠，而且无法从这些混叠的信号中找出这些高频噪声。

与之相反，模拟解决方案就简单有效，这些数据不会受干扰的影响，因而每次都得到相同的转换结果。简单来说，我们可以这样做：

1、对每个有源器件，在电源和地之间摆放旁路电容。

2、利用地平面，例如覆铜。

3、减小仪表放大器的电阻值，可以减小信号链中的噪声。

4、使用低噪声的运放。

5、在A/D转换器前增加低通滤波器，消除高频噪声，解决混叠问题。

6、利用电感，将开关电源的噪声和电路板的模拟部分隔开。

与数字电路相比，模拟方案有时候更加精密，具有更高的效率。以坚持不懈的态度去学习和掌握更多的模拟知识，对于设计一个高档次的嵌入式测量设备来说会事半功倍的。

模拟设计需要能够坐下来动手去做，不管它是对是错，然后就是一天一天地实践，直到电路稳定下来。没有捷径，只有一些最普通的直觉和解决问题的技巧。

模拟设计是一份需要优秀、诚实和持续提高的工作。