MAX1407完整的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)簡化系統(tǒng)設計

本文提供了一個便攜式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設計示例，大大簡化了電路設計任務。通過具有更低系統(tǒng)成本、更快上市時間、更小尺寸、更好的性能和更高的可靠性的設計，將組件從 7 個組件減少到 3 個組件。

便攜式測量系統(tǒng)的硬件設計比選擇合適的IC來滿足所需的電氣性能要復雜得多。有許多權(quán)衡需要考慮。電路板面積或高度是否有尺寸限制？包括組件、組裝和最終測試在內(nèi)的總系統(tǒng)成本需要是多少？上市時間有多重要，所有相關(guān)風險是否已確定？產(chǎn)品生命周期是什么？產(chǎn)品將在什么環(huán)境中使用，可靠性要求是什么？一個極端是使用現(xiàn)成的標準組件的分立設計，另一個極端是使用單個混合信號芯片的定制設計。下面將分立設計與采用MAX1407的設計進行比較。

圖1顯示了使用分立元件的便攜式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS）的功能框圖。該系統(tǒng)包括電源、模擬和數(shù)字電路。電源來自電池，電源用于調(diào)節(jié)輸出電壓。電池電壓可按需使用A/D轉(zhuǎn)換器測量，電池復位電路和穩(wěn)壓輸出電壓。模擬包括用于連接電化學傳感器的模擬前端（AFE）電路（可能包括D/A轉(zhuǎn)換器、運算放大器和模擬開關(guān)）、用于測量溫度的熱敏電阻電路、帶有輸入多路復用器的A/D轉(zhuǎn)換器，以及與AFE、熱敏電阻和A/D轉(zhuǎn)換器一起使用的基準電壓源。數(shù)字電路包括一個32kHz振蕩器、實時時鐘（RTC）和一個微控制器（μC），包括高頻晶體、用于用戶界面的外部中斷、內(nèi)部存儲器以及可能的其他外設，如液晶顯示器（LCD）偏置和用于連接LCD的驅(qū)動器電路。

圖1.帶有分立標準組件的便攜式系統(tǒng)功能框圖。

圖1所示的傳感器是一種電化學型傳感器，配置為計數(shù)器配置，其中工作電極（WE）通過FB1引腳偏置。FB1 和 OUT1 之間的外部電阻將力/檢測 D/A 轉(zhuǎn)換器配置為跨阻放大器，以測量通過傳感器的電流。參比電極 （RE） 通過 FB2 引腳偏置，反饋環(huán)路通過傳感器阻抗閉合到 OUT2 引腳，以調(diào)節(jié) WE 和 RE 之間在傳感器電流變化時的恒定電位。

圖2所示為使用MAX1407的相同便攜式DAS的功能框圖，大大簡化了系統(tǒng)設計。MAX1407包含AFE所需的所有電路，包括多路復用器、A/D轉(zhuǎn)換器和電壓基準。它還能夠測量電池和電源電壓。還包括數(shù)字功能，包括兩個復位電路、一個帶RTC的32kHz振蕩器、喚醒電路、電源控制和一個用于驅(qū)動μC的高頻時鐘輸出。此外，MAX1407中的所有模塊都可以通過串行接口單獨控制和關(guān)斷。所示的傳感器應用只是配置這種靈活AFE的眾多方法之一。

圖2.采用MAX1407/14的便攜式系統(tǒng)功能框圖

使用MAX1407（或類似的器件，如MAX1408、MAX1409或MAX1414，如果系統(tǒng)要求不同）有很多好處。 這些特點是更低的系統(tǒng)成本、更快的上市時間、更小的尺寸、更好的性能和更高的可靠性。請參閱表 1。

由于許多原因，系統(tǒng)成本較低。元件數(shù)量少得多，使用價格極具競爭力的MAX1407可降低元件成本。組裝和最終測試成本將大大降低，因為由于組件較少，總插入成本更低，并且在電路板級別進行測試和驗證的成本也少得多。此外，MAX1407內(nèi)置的特性消除了μC中的某些功能，如RTC、復位和A/D轉(zhuǎn)換器，從而有更多的低成本μC可供選擇。

由于模擬設計和大部分系統(tǒng)設計已集成在MAX1407中，因此上市時間更快。電路板設計和調(diào)試時間將更快，因為需要管理的組件更少。一旦第一個設計完成，只要模擬測量系統(tǒng)沒有顯著變化，就很容易衍生出新設計。如果更改發(fā)生在用戶界面、軟件功能、存儲器要求或顯示方面，則更改軟件或選擇同一系列中的其他μC以在很短的時間內(nèi)提供產(chǎn)品變化或改進功能是相當簡單的。

系統(tǒng)尺寸應該更小，更容易適應所需的外形尺寸，因為在印刷電路板上要布線的元件和走線要少得多。性能應該優(yōu)于分立式設計，因為功能塊已經(jīng)過優(yōu)化，可作為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)運行，必要時無需任何額外電路即可無縫連接到μC和電源。由于組件更少，可靠性也得到了提高。

MAX1407/08/09/14系列結(jié)合了便攜式或非便攜式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)所需的所有模擬和系統(tǒng)支持電路，可無縫連接到廉價的標準μC。 表2顯示了兩種設計路徑的比較，并定量評估了開始系統(tǒng)設計時需要考慮的六個重要項目。MAX1407為分立設計提供了優(yōu)異的解決方案，當所有這些指標一起考慮時。

審核編輯：郭婷