高分辨率傳感器USB接口設(shè)計

　　使用兩只三輸入連接器，就可以將很多類型傳感器連接到兩個可配置模擬端口上，每只連接器都有一個接地端（圖4）。一個接地端提供3.3V電源，其它則輸出經(jīng)緩沖的基準(zhǔn)電壓，其額定值為2.5V.兩個連接器的中間引腳接到微控制器的模擬輸入多工器上。這樣，既可以測量兩個單端電壓，也可以將兩只連接器用做差分輸入。兩個輸入端均有獨(dú)立切換的上拉與下拉電阻R10、R11、R14與R15.

　　模擬輸入架構(gòu)能夠直接連接多種類型的傳感器。例如，可以在接地端與輸入端之間連接熱敏電阻或光敏電阻，并接通上拉電阻，構(gòu)成一個分壓器；片上的ADC可以直接對這個分壓器的輸出做數(shù)字化（圖5）。這種方案還采用了比率工作方式，意味著ADC使用與分壓器驅(qū)動電壓相同的電壓基準(zhǔn)。電流輸出傳感器也可以像光電二極管那樣連接，即直接連到接地端與輸入端之間。切換到下拉電阻，使光電流能產(chǎn)生一個電壓。

　　接地端示意圖

　　高分辨率ADC與PGA可以直接連接熱電偶（圖6）。通過切換一個通道上的上拉電阻和下拉電阻，就可以實現(xiàn)所需的偏置點(diǎn)。關(guān)掉所有內(nèi)置電阻，就可以采用直接連接的橋式傳感器（如測壓元件和壓力傳感器）。這些情況下，應(yīng)使ADC工作在差分模式。讓所有開關(guān)開路亦適合于采用電位器輸入或IC 傳感器的場合，如SS49E霍爾效應(yīng)磁場傳感器。

　　連接示意圖

　　當(dāng)使用直接連接的傳感器時， 應(yīng)考慮源阻抗、信號范圍、濾波，以及噪聲拾取問題。你可能需要增加額外的緩沖放大器，或更精密的電壓基準(zhǔn)。有了電壓基準(zhǔn)和模擬端口的3.3V電源，就可以使這種結(jié)構(gòu)成為可能。另外可以使用連接器J 1中的DAC輸出來調(diào)整值， 或為傳感器提供一個任意電壓。注意，J1也有五個數(shù)字I/O腳（圖1）。

　　電路板

　　本設(shè)計裝在一個2.36英寸×1.38英寸的外殼中（圖7），PCB下方有幾只無源元件（圖8）。提供了詳情，能下載到整個設(shè)計，以及CAD/CAM文件、物料清單和軟件。