系统低功耗模拟组件的威廉希尔官方网站

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尝试降低系统功耗时，一种方法是寻找要优化或移除的设备。另一种方法是在组件级别进行评估之前，将系统作为一个整体进行评估并针对系统功能进行优化。

添加外部 ADC 以降低整体系统功耗

在低功耗数据采集系统中，将模数转换器 (ADC) 集成到控制器中可减少整体组件数量、成本和理想的功耗。但这种做法实际上可能会增加整体功耗。

当以 1kSPS 采样时，几个低功耗微控制器 (MCU) 中集成 ADC 的典型功耗通常大于分立 ADC 的功耗（图 1）。因此，您实际上可以通过放置一个低功耗 ADC，如微控制器外部的 ADS7042，并关闭微控制器的集成 ADC。事实上，TI 的ADS7042超低功耗 12 位 ADC 在以 1kSPS 采样时仅消耗 234nW 的功率。

图 1：集成 ADC 与 ADS7042 在 1kSPS 时的功耗

使用分立式 ADC 而不是集成式 ADC 的另一个好处是，您可以将转换器保持在传感器信号附近，以最大限度地减少噪声拾取。分立式 ADC 还可以帮助扩展微控制器可以支持的模拟输入通道的数量。

添加设备以节省功率的一个问题是分立设备所需的威廉希尔官方网站 板面积。ADS7042 的 1.5mm x 1.5mm 8 引脚四方扁平无引线 (QFN) 封装比标准 0805 表面贴装组件更小，从而最大限度地减少了对整体系统设计尺寸的影响。此外，低引脚数有助于在布局过程中最大限度地减少布线。

检查低功耗数据采集系统威廉希尔官方网站

无论您最终为低功耗数据采集系统选择哪种类型的 ADC，重要的是要了解如何优化 ADC 周围的威廉希尔官方网站 以降低整体功耗。数据采集​​系统中的主要组件是传感器输入、将传感器信号驱动到 ADC 的缓冲器、ADC 和 ADC 的电源。

ADS7042 BoosterPack展示了一个低功耗数据采集系统的示例，它是一款与TI LaunchPad™ 开发套件生态系统兼容的开发板。ADS7042 BoosterPack 上的威廉希尔官方网站 旨在转换来自板载环境光传感器或超小型 A 型 (SMA) 连接器的模拟数据（图 2）。

图 2：ADS7042 BoosterPack 上模拟输入信号的威廉希尔官方网站 图

当从连接到由 OPA316 缓冲的 SMA 连接器的模拟传感器源转换外部传感器输入时，驱动器在 3.3V 时消耗 400µA 的电流，从而导致 1.32mW 的功耗。这大约占系统总功率的 65%——其中包括 REFE3330 电压基准的功率 (12.87µW) 和 ADS7042 ADC 的功率 (690µW)。如果传感器在没有额外驱动器的情况下直接连接到 ADC，就像板载环境光传感器一样，传感器威廉希尔官方网站 仅消耗 99µW 的功率。这是 OPA316 在威廉希尔官方网站 的第一个实现中消耗的功率的 7.5%，甚至没有考虑驱动模拟输入信号源所需的功率（表 1）。

表 1：ADS7042 BoosterPack 的威廉希尔官方网站 功耗

 减少对驱动器的需求有助于降低整体功耗。但是，使用此解决方案有明显的权衡取舍。您必须降低 ADC 的采样率，以最大限度地延长输入采样电容器 (C SH ) 的建立时间。但这还具有降低采样率和 ADC 功耗的优势，因为转换器的功耗与采样率呈线性关系（图 3）。

图 3：ADS7042 的功耗与采样率

在此示例中，使用外部分立式 ADC 有助于降低整体系统功耗。

　审核编辑：汤梓红