अतीत में, डेटा संग्रह प्रणाली को डिज़ाइन करने का मतलब डेटा तालिकाओं के ढेर से घटकों के उपयुक्त संयोजन ढूंढना और इकट्ठे प्रोटोटाइप का समस्या निवारण करना था। अब, डिजाइनर सेंसर, एनालॉग सिग्नल कंडीशनिंग ब्लॉक, एनालॉग-टू-डिजिटल कन्वर्टर्स (एडीसी) और डिजिटल फिल्टर के मॉडल को वर्चुअल सिग्नल चेन में खींचने और छोड़ने के लिए डिजिटल डिज़ाइन टूल का उपयोग कर सकते हैं, जिससे समय की बचत होती है और चक्कर कम होते हैं। यह सॉफ्टवेयर वर्चुअल चेन आउटपुट का अनुकरण कर सकता है, जिससे डिजाइनरों को यह समझने में मदद मिलती है कि चयनित घटक परिणामों को कैसे प्रभावित करते हैं, जैसे सिग्नल-टू-शोर अनुपात (एसएनआर), लाभ और ऑफसेट त्रुटियां, और पावर।
एनालॉग डिवाइसेस, इंक. (एडीआई) के डिजिटल डिज़ाइन सूट प्रिसिजन स्टूडियो, जिसमें सिग्नल चेन डिज़ाइनर भी शामिल है, का अनुवाद नहीं किया गया है। यह मॉड्यूल डिजाइनरों को डेटा अधिग्रहण सिस्टम बनाने से पहले उनका अनुकरण करने में मदद कर सकता है। सिग्नल चेन डिज़ाइनर में, उपयोगकर्ता एक सेंसर का चयन कर सकते हैं, मॉडल के लिए पैरामीटर सेट कर सकते हैं, और फिर इसे सिग्नल चेन घटकों (चित्रा 1) का प्रतिनिधित्व करने वाले सर्किट ब्लॉक में रख सकते हैं।
एडीआई प्रिसिजन स्टूडियो में सिग्नल चेन डिजाइनर
चित्र 1: एडीआई प्रिसिजन स्टूडियो में सिग्नल चेन डिज़ाइनर का उपयोग करके, डिज़ाइनर सेंसर का चयन कर सकते हैं और डेटा अधिग्रहण घटक सिमुलेशन के लिए संबंधित सर्किट ब्लॉक को सिग्नल श्रृंखला में खींच सकते हैं। (छवि स्रोत: एनालॉग डिवाइसेस, इंक.)
सेंसर सिग्नल को विश्वसनीय डेटा में परिवर्तित करने से पहले, उन्हें बहु-स्तरीय प्रसंस्करण से गुजरना पड़ता है, प्रत्येक स्तर में एक या अधिक इलेक्ट्रॉनिक घटक या एकीकृत सर्किट आईसी मॉड्यूल होते हैं, जो अगले स्तर के लिए प्री-प्रोसेसिंग सिग्नल के रूप में काम करते हैं। सबसे आम प्रसंस्करण चरण एनालॉग सिग्नल को बढ़ा सकता है, एनालॉग सिग्नल को फ़िल्टर कर सकता है, एनालॉग सिग्नल को डिजिटल सिग्नल में परिवर्तित कर सकता है और डिजिटल सिग्नल को फ़िल्टर कर सकता है।
एनालॉग सिग्नल प्रवर्धन चरण
सेंसर द्वारा उत्पन्न एनालॉग सिग्नल अक्सर डेटा अधिग्रहण प्रणाली के इष्टतम इनपुट से मेल नहीं खाते हैं। एनालॉग सिग्नल एम्प्लीफिकेशन चरण सेंसर सिग्नल को डेटा अधिग्रहण प्रणाली द्वारा आवश्यक प्रभावी रूप में परिवर्तित करने के लिए ऑपरेशनल एम्पलीफायरों (ऑप एम्प्स), पूरी तरह से विभेदक एम्पलीफायरों, वोल्टेज संदर्भों के साथ-साथ प्रतिरोधक, कैपेसिटर और इंडक्टर्स जैसे निष्क्रिय घटकों का उपयोग करता है।
सिग्नल चेन डिज़ाइनर में, उपयोगकर्ता एनालॉग एम्प्लीफिकेशन चरणों के लिए सही वोल्टेज इनपुट प्राप्त करने के लिए इनपुट और आउटपुट प्रकार, आवश्यक लाभ और आवश्यक स्तर बदलाव सेट कर सकते हैं। फिर, सॉफ्टवेयर ऐसे सर्किट बनाने के लिए ADI उत्पादों का उपयोग करता है जो निर्धारित मापदंडों को पूरा करते हैं और योजनाबद्ध आरेख आउटपुट करते हैं।
उदाहरण के लिए, चित्र 1 में प्रयुक्त 1 k Ω प्रतिबाधा, 1 kHz आवृत्ति और 100 pF कैपेसिटेंस वाले सेंसर के लिए, उपयोगकर्ता लाभ को 2 V/V और स्तर ऑफसेट को 2.5 V पर सेट कर सकता है (चित्र 2)।
उपयोगकर्ता कॉन्फ़िगरेशन, लाभ और स्तर बदलाव जैसे पैरामीटर सेट कर सकते हैं
चित्र 2: सिग्नल चेन डिज़ाइनर में एनालॉग सिग्नल एम्प्लीफिकेशन चरण कॉन्फ़िगरेशन, लाभ, स्तर बदलाव और अन्य मापदंडों के लिए उपयोगकर्ता सेटिंग्स। (छवि स्रोत: एनालॉग डिवाइसेस, इंक.)
इन मापदंडों के आधार पर, सॉफ्टवेयर ने एनालॉग सिग्नल एम्प्लीफिकेशन चरण (चित्र 3, शीर्ष) का एक सर्किट योजनाबद्ध निर्माण किया, जिसमें एक ADA4097-2 परिचालन एम्पलीफायर शामिल है। ADA4097-2 श्रृंखला परिचालन एम्पलीफायर को 130 किलोहर्ट्ज़ के लाभ बैंडविड्थ उत्पाद (जीबीपी) को प्राप्त करने के लिए प्रति चैनल केवल 32.5 µ ए करंट की आवश्यकता होती है, और 0.1 हर्ट्ज और 10 हर्ट्ज के बीच पीक टू पीक (पीपी) शोर 1000 एनवी है, जिसमें 6 हर्ट्ज की सामान्य 1/एफ शोर कोणीय आवृत्ति होती है।
सॉफ़्टवेयर ने एम्पलीफायर चरण के लिए एक संदर्भ सर्किट भी विकसित किया है, जिसमें एक LTC6655B-2.5 सटीक बैंडगैप वोल्टेज संदर्भ और एक AD8510 ऑपरेशनल एम्पलीफायर (चित्रा 3, निचला) शामिल है, जो दोनों ADI से हैं।