如何利用信号链设计器设计烟雾探测器

信号链设计器（Signal Chain Designer）是ADI精心研发的一款先进的产品选择和推荐的工具集。它汇集了强大的搜索引擎、验证产品组合、经过测试的应用电路、集成模拟滤波器向导 和 光电二极管向导，并可连接到其它ADI工程设计工具，为设计工程师提供一个易于使用、一站式的电路生成器。今天让我们通过一个例子来说明如何使用信号链设计器。

本例中，我们将用四个简单的步骤利用信号链设计器设计烟雾探测器——
【第一步】确定关键规格
【第二步】绘制信号路径草图
【第三步】选择期间
【第四步】购买器件



【第一步】确定关键规格



增益带宽


先从确定光电二极管放大器的关键规格开始，增益带宽积应足够大，以满足输入响应时间的求，同时应尽可能低，以便降低功耗。对于通用型应用，100MHz带宽对于光电二极管放大器来说即足够好。然而，为获得满意的性能运算放大器增益带宽积一般要比这大2到10倍。


偏置电流

任何偏置电流都会产生IB*RF的直流输出电压误差，其中RF是光带按二级管放大器的反馈电阻，对于通用应用，25℃时1pA是可以接受的。


输入失调电压

输入失调电压将产生“输入失调电压*GN”的直接输出电压误差，其中GN是光电二极管发达器的噪声增益，对于通用应用，25℃时1mV是足够好的值。


现在看看低通滤波器↓↓↓


截止频率

低通滤波器降低噪声电平，提高信噪比。对于该烟雾探测器应用，设置超过100kHz的截止频率无助与降低噪声电平，而设置低于100kHz的截止频率又无法满足目标带宽。


有源或无源滤波器

如果使用sigma-delta ADC且不需要高阶滤波器，应选择无源RC滤波器，如果使用sigma-delta ADC且但需要高阶功能，应选择有源滤波器。同样，如果使用SAR ADC，应选择有源滤波器。



数模转换器

采样速率至少必须是最大信号频率的2倍以避免任何混叠



分辨率

分辨率由光电二极管放大器和滤波器的信噪比或有效位数设置




【第二步】绘制信号路径草图


该烟雾探测器应用设计的第二部是绘制信号链草图，这很容易完成，只需为信号链的每个器件或每一级添加一个符号，然后将其连接起来。完成后，我们便可进入第三步。




【第三步】选择器件





从光电二极管放大器开始，点击对话框





选择“应用”然后点击“新建光电二极管电路，如果尚未注册myAnalog，则需要先注册



根据您的输入：5V峰值电压、100kHz带宽、适度的过冲、一级




工具将自动选择一款运算放大器并完成光电二极管设计，它会显示所有相关结果，例如：阶跃响应、频率响应、噪声增益、稳定性、信噪比和物料清单等



设计完成后，您就可以点击“返回信号链”，将其导入信号链设计器





继续处理低通滤波器



打开信息对话框，选择“应用”，点击“创建低通滤波器”， 滤波器向导打开后，您需要设置低通滤波器的规格：3dB截止频率为100kHz阻带频率为40MHz



从这里，我们将继续选择器件，决定是采用单电源还是双电源，需要哪些器件



是否针对电压范围、低噪声或低功能进行优化



“元件容差”用于明确指出电容和电阻的容差




“元件容差”用于明确指出电容和电阻的容差



最后，相关的滤波器性能曲线和电路，根据您的输入而自动生成



我们可以点击“返回信号链”，将其导回信号链设计器



最后是数模转换器：打开信息对话框点击“搜索器件”



为了满足系统性能，选择14位分辨率的转换器






采样速率至少为200kSPS





选好器件后，点击“确认器件选择”返回画布



【第四步】购买器件


添加器件到购物车以便购买






准备就绪时，即可保存、分享设计






下载项目文件和物料清单



为了进一步简化设计过程并节省时间，您可以在信号链设计器主页上查找参考电路，只需搜索“光电二极管”，

便可查看任何以由ADI工程师完成设计和验证的光电二极管电路。