利用I/O模擬多路復(fù)用器PSoC簡化傳感器控制設(shè)計

　　現(xiàn)在，傳感器電阻讀數(shù)的準(zhǔn)確度僅受限于基準(zhǔn)電阻器的準(zhǔn)確度和ADC的分辨率。任何增益誤差都不會被帶入計算之中。

　　然后，假設(shè)先前討論的控制應(yīng)用在規(guī)格上有一個變化，即要求用熱敏電阻來代替LM35。所選的特定熱敏電阻具有10kW/25℃的標(biāo)稱電阻，簡單的實現(xiàn)方法是把熱敏電阻布設(shè)于所需的位置并將它們各自連接至一個引腳。將一個多余的引腳連接至10kW基準(zhǔn)電阻器，并設(shè)定電流DAC產(chǎn)生一個100μA的電流。通過將模擬陣列配置為一個ADC，即可順序測量每個負(fù)載電壓并計算所有熱敏電阻的阻值，再利用合適的方程來把這些電阻值轉(zhuǎn)換為溫度值。

　　圖3：具有放電電路的模擬多路復(fù)用器。

　　有些類型的傳感器具有容性輸出，其中包括加速計和壓力傳感器。與產(chǎn)生DC負(fù)載電壓的阻性傳感器不同，當(dāng)采用DC電流來激勵時，容性傳感器將產(chǎn)生一個斜坡電壓，斜率與激勵電流成正比，而與測量電容成反比。為了方便該轉(zhuǎn)換速率的測量，在CY8C21x34的模擬總線上增設(shè)了一個放電開關(guān)。當(dāng)被選擇時，該開關(guān)將把模擬總線放電至地電位?？刹捎枚喾N可配置資源來控制其操作。如欲測量斜坡，則把模擬模塊配置成采樣比較器。

　　比較器的輸出負(fù)責(zé)控制放電開關(guān)。該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)形成了一個弛張振蕩器(relaxaTIon oscillator)。當(dāng)斜坡電壓上升至跳變點(trip point)時，比較器將關(guān)閉放電通路并重新把模擬總線放電至地電位。然后，比較器釋放開關(guān)，電壓繼續(xù)上升。比較器輸出被饋送至配置了一個頻率計數(shù)器或周期定時器的數(shù)字部分。電容值可以從測量的數(shù)字信號推導(dǎo)出來。

　　現(xiàn)在，假設(shè)一個需要測量壓力的控制應(yīng)用。微加工技術(shù)的發(fā)展使得能夠利用固定在玻璃襯底上的硅薄膜來制作廉價的壓力傳感器。壓力的變化會使薄膜產(chǎn)生偏移，從而導(dǎo)致電容的改變。然而，熱膨脹也會引發(fā)電容的變化，使得這些傳感器容易受到溫度的影響。相應(yīng)的解決方案是在相同的襯底上設(shè)置一個基準(zhǔn)電容器，并測量兩個電容的比值。

　　在測量壓力時，將兩個容性輸出均與PSoC引腳相連。模擬部分如今被配置為一個具有1.3V觸發(fā)電平的采樣比較器，并用于控制放電開關(guān)。電流源被設(shè)定為10μA。對于一個10pF的標(biāo)稱電容，產(chǎn)生的電壓變化斜率為1V/μs。在該速率條件下，斜坡電壓將需要1300ns的時間才能達(dá)到1.3V的跳變點。數(shù)字部分計算出的頻率為769kHz。測量頻率與測量電容成反比。對每個電容進(jìn)行順序測量，并計算一個比值。這兩個數(shù)值之比將消除任何由于電流源或用于計算頻率的系統(tǒng)時鐘的不精確性所引發(fā)的誤差。