用于现场仪表和工厂自动化的创造性低功耗解决方案

节省空间和电力

现代化的工厂或加工厂拥有极其复杂的控制系统 - 设施的大脑 - 来协调和调节其运营。这个中心的大脑依靠大量的远程传感器——系统的眼睛和耳朵——来监控工厂中运行的过程的状态。这些传感器通常测量压力、温度或流速等参数。在支持状态监控（CbM）等功能的最新人工智能（AI）系统中，传感器可能会监测振动或声音，以检测即将发生的机器故障的信号。

这些传感器模块作为离散单元远程部署，需要与主控制系统的通信接口。由于与电源线的距离，一些现场仪表在物理上非常遥远，以至于它们由电池供电。低功耗运行对于在需要更换仪器电池之前延长运行时间至关重要。这直接转化为减少维护工作量和成本 - 这是提高工厂生产力的关键因素。即使在环路供电的4-20mA解决方案中，开发能够在有限功率内有效运行的系统也面临着更大的挑战。

现场仪表也往往很小，使它们能够被挤在管道、阀门和其他基础设施之间。

适应性强的集成信号链平台

这种对功耗和空间优化的要求促使ADI公司创建了最新的精密低功耗信号链（见图1）。信号链价值的关键是集成、功率优化和适应性。其核心是新型AD4130-8，这是一款高度集成的超低功耗24位Σ-Δ型ADC，可对压力和温度传感器等多种常见传感器类型进行偏置和激励，并对滤波后的模拟信号进行高分辨率数字化。片上FIFO缓冲器有助于降低主机微控制器的处理开销，集成诊断功能可检测传感器输入何时缺失或出现故障。

将这些功能集成到精密多路复用ADC中可减少总组件数量，并帮助现场仪器开发人员实现更紧凑的设计。

同时，基于AD4130-8的精密低功耗信号链可以部署一系列功耗优化技术，如占空比控制，以最大限度地降低系统功耗。

由于基于AD4130-8的功率和密度优化信号链具有很强的适应性，因此仪器仪表制造商可以轻松重新配置/调整其解决方案，以构建产品系列，从而缩短开发时间并简化库存和生产。多通道AD4130-8的内部传感器偏置和接口功能可直接连接到传感器的测量方式，如温度、负载和压力，从而轻松获取这些参数的数据。

通过添加最少数量的外部组件，也可以轻松支持其他模式，例如流量，使其成为支持各种不同传感器类型和应用的适应性强的基础设计。精密低功耗信号链还包括适当的电源管理元件，以保持超低功耗和精度。

图1 - 可配置、集成、功率和密度优化的信号链

支持工具生态系统

当现场仪器设计基于精密低功耗信号链时，开发人员可以充分利用为其量身定制的一系列工具和支持。这包括ADI精密工作室新发布的噪声和交流仿真工具。该工具可快速仿真电路的交流和噪声性能，实时显示结果。它还将根据用户输入（例如增益、电平转换和 3dB 频率）生成原理图模块。构建并仿真原理图后，可以将其导出到我们的LTspice®仿真软件进行进一步的微调。该工具是Precision Studio如何通过允许快速迭代以满足特定应用要求，将设计时间缩短到最佳电路的一个例子。

还有一个专门的EngineerZone页面，用于精密低功耗信号链，为系统设计人员可能遇到的任何问题提供支持。

单通道和多通道信号链选项

新型AD4130-8 ADC为功耗和密度优化的精密信号链提供了基础。ADI公司还提供其他精密低功耗信号链选项，适用于仅需要单通道测量或需要不同优化的应用，例如噪声或处理生物电势信号。

低功耗信号链设计的广泛选择，全部由ADI工具、文档和评估软件提供支持，意味着低功耗检测系统设计人员可以轻松获得快速优化基本设计、针对其独特条件进行调整和创建解决方案所需的所有资源。

审核编辑：郭婷