基于混合信号的立体封装应用

我是MT

珠海欧比特控制工程股份有限公司 供稿

引 言

混合信号处理模块是欧比特公司推出的一款SIP芯片，其将特定（可定制）的混合信号模块采用立体封装技术制作而成。本文介绍混合信号模块的构况以及应用方法。

1 芯片简介

混合信号模块采用的立体封装技术将特定的电路封装成芯片。本文介绍的芯片包括地址开关译码、模拟信号输入、模拟信号调整输出。模拟信号输入至模拟开关，地址信息选择两路通道将模拟信号输入至差分运放进行放大输出。内部的译码延时、采样电路可针对系统误差进行采样，采样完成后采样电路工作在保持状态，将此系统误差输出通过内部开关连接至运放参考端做输出补偿，这样后续系统工作时，每次运放的输出就是进行系统误差校正之后的输出可保障输出结果的稳定及一致性。



图1 混合信号模块功能框图

本模块芯片采用QFPG220 PIN封装形式，各子功能模块在基板内实现连接，模拟信号输入、译码地址、运放设置端、采样输出、开关输入、模拟输出端做为引脚信号。

2 芯片功能应用

如上所诉本模块芯片为一个完整的电子系统，可适用于多路模拟信号输入（可差分信号）的信号调整（系统误差采样校正、模拟信号放大输出）。以下对模块芯片的分别进行阐述。

2.1 模拟开关部分

本混合信号模块包括64路模拟正输入、64路模拟负输入。内部为8组高速模拟开关分别连接到输入端。内部译码产生片选及地址信号确定选通的两路通道将信号输入至差分运放。输入信号幅度为-10V~14V，模块内部将运放增益设置成100倍，推荐差分运放两输入端差不超过±100mV。



图2 混合信号模块模拟输入

2.2 译码地址部分

本模块地址信号为8路，其中高4位做模拟开关片选输出，低位做模拟开关地址输出。地址真值表见下表：



图3 混合信号模块地址信号输入

表1 模拟通道译码真值表

A7	A6	A5	A4	模拟	A3	A2	A1	A0	被选通
				开关					的通路
1	0	0	0	1月2日	0	0	0	0	±IN1..±IN49
				（±IN1-±IN16）
1	0	0	1	3月4日	0	0	0	1	±IN2..±IN50
				（±IN17-±IN32）
1	0	1	0	5月6日	0	0	1	0	±IN3..±IN51
				（±IN33-±IN48）
1	0	1	1	7月8日	0	0	1	1	±IN4..±IN52
				（±IN49-±IN64）
					0	1	0	0	±IN5..±IN53
					0	1	0	1	±IN6..±IN54
					0	1	1	0	±IN7..±IN55
					0	1	1	1	±IN8..±IN56
					1	0	0	0	±IN9..±IN57
					1	0	0	1	±IN10..±IN58
					1	0	1	0	±IN11..±IN59
					1	0	1	1	±IN12..±IN60
					1	1	0	0	±IN13..±IN61
					1	1	0	1	±IN14..±IN62
					1	1	1	0	±IN15..±IN63
					1	1	1	1	±IN16..±IN64

2.3 运放增益调整端

信号处理模块差分运放将两增益调整端做引脚输出。模块内部已对运放进行了100倍的放大设置，如需要可在此两端跨接电阻进行增益调整。



图4 混合信号模块增益调整

2.4 采样电路部分

信号处理模块采样保持电路部分将采样调零端口做引脚输出，可依据在此两端连接电阻对采样电路调零。采样保持电路输出端也做引脚输出，误差切换开关一输入端做引脚输入，系统工作时将采样保持输出和误差开关输入端口相连接，这样系统误差接入给运放参考端。



图5 混合信号模块采样保持电路外接端

2.5 模拟输出说明

信号处理模块输出Vout=(Vin * Gain +Voffset ) – Voffset ,其中Vin= (Vin+ - Vin-), Voffset为系统误差由保持采样电路进行采集，Gain 为差分运放增益本系统设置成100，可通过运放增益端进行调整。

整个系统在工作时可近似认为从开始工作到稳定运行整个过程，系统误差相等，从等式可以看出系统最终输出理想状态为输入信号Vin 和放大倍数（模块设置成100倍）的乘积。



图6 混合信号模块输出

3 电源说明

本模块芯片内部不含电源模块，所有电源输入为直接引脚灌入无转换。系统采用双电源供电为±12V，+5V、数字地GND、模拟地AGND，其中数字地和模拟地在模块内未进行连接。



图7 混合信号模块电源

4 总结

本文主要简单介绍了欧比特公司的混合信号SIP模块的硬件功能及使用方法，可为混合信号SIP模块的功能及运用提供参考。