引 言
混合信號(hào)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(hào)模塊采用立體封裝技術(shù)制作而成。本文介紹混合信號(hào)模塊的構(gòu)況以及應(yīng)用方法。
1 芯片簡(jiǎn)介
混合信號(hào)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(kāi)關(guān)譯碼、模擬信號(hào)輸入、模擬信號(hào)調(diào)整輸出。模擬信號(hào)輸入至模擬開(kāi)關(guān)，地址信息選擇兩路通道將模擬信號(hào)輸入至差分運(yùn)放進(jìn)行放大輸出。內(nèi)部的譯碼延時(shí)、采樣電路可針對(duì)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(guò)內(nèi)部開(kāi)關(guān)連接至運(yùn)放參考端做輸出補(bǔ)償，這樣后續(xù)系統(tǒng)工作時(shí)，每次運(yùn)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(hào)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(shí)現(xiàn)連接，模擬信號(hào)輸入、譯碼地址、運(yùn)放設(shè)置端、采樣輸出、開(kāi)關(guān)輸入、模擬輸出端做為引腳信號(hào)。
2 芯片功能應(yīng)用
如上所訴本模塊芯片為一個(gè)完整的電子系統(tǒng)，可適用于多路模擬信號(hào)輸入（可差分信號(hào)）的信號(hào)調(diào)整（系統(tǒng)誤差采樣校正、模擬信號(hào)放大輸出）。以下對(duì)模塊芯片的分別進(jìn)行闡述。
2.1 模擬開(kāi)關(guān)部分
本混合信號(hào)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(kāi)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(hào)確定選通的兩路通道將信號(hào)輸入至差分運(yùn)放。輸入信號(hào)幅度為-10V~14V，模塊內(nèi)部將運(yùn)放增益設(shè)置成100倍，推薦差分運(yùn)放兩輸入端差不超過(guò)±100mV。
圖2 混合信號(hào)模塊模擬輸入
2.2 譯碼地址部分
本模塊地址信號(hào)為8路，其中高4位做模擬開(kāi)關(guān)片選輸出，低位做模擬開(kāi)關(guān)地址輸出。地址真值表見(jiàn)下表：
圖3 混合信號(hào)模塊地址信號(hào)輸入
表1 模擬通道譯碼真值表
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A7 |
A6 |
A5 |
A4 |
模擬 |
A3 |
A2 |
A1 |
A0 |
被選通 |
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1 |
0 |
0 |
0 |
1/2 |
0 |
0 |
0 |
0 |
±IN1..±IN49 |
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1 |
0 |
0 |
1 |
3/4 |
0 |
0 |
0 |
1 |
±IN2..±IN50 |
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1 |
0 |
1 |
0 |
5/6 |
0 |
0 |
1 |
0 |
±IN3..±IN51 |
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1 |
0 |
1 |
1 |
7/8 |
0 |
0 |
1 |
1 |
±IN4..±IN52 |
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0 |
1 |
0 |
0 |
±IN5..±IN53 |
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0 |
1 |
0 |
1 |
±IN6..±IN54 |
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0 |
1 |
1 |
0 |
±IN7..±IN55 |
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0 |
1 |
1 |
1 |
±IN8..±IN56 |
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1 |
0 |
0 |
0 |
±IN9..±IN57 |
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1 |
0 |
0 |
1 |
±IN10..±IN58 |
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1 |
0 |
1 |
0 |
±IN11..±IN59 |
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1 |
0 |
1 |
1 |
±IN12..±IN60 |
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1 |
1 |
0 |
0 |
±IN13..±IN61 |
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1 |
1 |
0 |
1 |
±IN14..±IN62 |
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1 |
1 |
1 |
0 |
±IN15..±IN63 |
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1 |
1 |
1 |
1 |
±IN16..±IN64 |
2.3 運(yùn)放增益調(diào)整端
信號(hào)處理模塊差分運(yùn)放將兩增益調(diào)整端做引腳輸出。模塊內(nèi)部已對(duì)運(yùn)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(hào)模塊增益調(diào)整
2.4 采樣電路部分
信號(hào)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(duì)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(kāi)關(guān)一輸入端做引腳輸入，系統(tǒng)工作時(shí)將采樣保持輸出和誤差開(kāi)關(guān)輸入端口相連接，這樣系統(tǒng)誤差接入給運(yùn)放參考端。
圖5 混合信號(hào)模塊采樣保持電路外接端
2.5 模擬輸出說(shuō)明
信號(hào)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(yùn)放增益本系統(tǒng)設(shè)置成100，可通過(guò)運(yùn)放增益端進(jìn)行調(diào)整。
整個(gè)系統(tǒng)在工作時(shí)可近似認(rèn)為從開(kāi)始工作到穩(wěn)定運(yùn)行整個(gè)過(guò)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(hào)Vin 和放大倍數(shù)（模塊設(shè)置成100倍）的乘積。
圖6 混合信號(hào)模塊輸出
3 電源說(shuō)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(wú)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(hào)模塊電源
4 總結(jié)
本文主要簡(jiǎn)單介紹了歐比特公司的混合信號(hào)SIP模塊的硬件功能及使用方法，可為混合信號(hào)SIP模塊的功能及運(yùn)用提供參考。