Quiero leer 4 señales analógicas (provenientes de 4 sensores de pH, generalmente con una frecuencia de 16 Hz) con un circuito de amplificador operacional de búfer que va a un solo canal ADC. ¿Es posible lograr esto utilizando circuitos integrados MUX analógicos? Lo pregunto porque no estoy seguro de si el MUX distorsionará las señales analógicas. En caso afirmativo, ¿qué otros circuitos integrados puede recomendar que puedan tomar 100 muestras por segundo para cada canal?
No creo que la multiplexación de entradas de pH sin procesar utilizando interruptores analógicos sea una idea genial. Son de alta impedancia, y las sondas pueden destruirse si los muxes se bloquean debido a ESD, etc. No cuesta mucho tener un amplificador de búfer en cada una de las 4 entradas, y luego conectar un A / multicanal. Convertidor D a sus salidas. No hay necesidad de un mux, y los A / D multicanal son una moneda de diez centavos por docena.
Al multiplexar la entrada a un amplificador, también se requiere que el amplificador tenga un ancho de banda mucho mayor que el necesario, y podría ser imposible diseñar un circuito de este tipo mientras se tiene un ruido aceptable.
En su caso, desea tomar 400 muestras / s en total; está tomando muestras a 400Hz. Su mux estaría cambiando una sonda de Ph cada 2,5 ms al amplificador. Suponiendo que un A / D con 100us de adquisición / conversión, el amplificador debe ajustarse a la resolución A / Ds dentro de 2.4ms. Digamos que queremos establecer 1 / 2LSB en un ADC de 14 bits. Requiere al menos 10 constantes de tiempo del circuito utilizado:
$$ n = - \ log {1 \ over {2 ^ {\ mathrm {bits}} \ cdot \ mathrm {LSBs}}} = - \ log {1 \ over {2 ^ {14} \ cdot 2 }} = 10.4 $$
Esto significa que la constante de tiempo del amplificador debe ser:
$$ \ tau = {2.4 \ mathrm {ms} \ over10.4} = 0.23 \ mathrm {ms} $$
El amplificador debe ser un paso bajo de primer orden con una frecuencia de corte mayor o igual a:
$$ f = {1 \ over \ tau} = 4.3 \ mathrm {kHz} $$
Este ancho de banda es 100 veces lo que necesita la sonda de pH sola. Su amplificador multiplexado tendrá ~ 100 veces la amplitud de ruido en comparación con uno que tuvo una respuesta de paso bajo de 16Hz y se aplicó directamente a cada sonda de pH.
Y todo esto supone que está utilizando un ADC que es mucho más rápido de lo que requiere la aplicación (tasa de muestreo de 10 kHz para la adquisición / conversión de 100us), aunque hay que admitir que no es un problema con un ADC de baja resolución.
En conclusión: en comparación con la colocación del multiplexor después de los preamplificadores, el diseño del amplificador multiplexado requiere un ADC que pueda muestrear 25 veces más rápido que 400Hz, y un amplificador que produzca 100 veces el ruido. Si puedes vivir con esos inconvenientes, estás bien.
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