模擬信號的案例
一文讀懂pcb中的模擬信號
數字電路有時候還需要時鐘信號，使能信號和復位等信號來配合工作。
可以根據所接的地來進行判斷，通常數字信號接的是DGND或GND，模擬信號接的是AGND。
可以從芯片手冊上查看芯片引腳功能，如圖是ADC0809引腳功能說明圖。
04
在pcb設計中如何處理模擬信號？
我們接觸的比較多的都是數字信號，而針對數字信號的設計規范比較多，本節重點講模擬信號。
由于模擬信號是連續的，電壓變化對模擬信號影響比較大，并且模擬信號說到底也就是電壓信號，所以通常要加粗走短線，在常規pcb設計中加粗至10-15mil。
其次模擬信號的抗干擾能力比較差，所以要考慮隔離和參考地。隔離首先是要將數字區域跟模擬區域分隔開，數字地和模擬地分割開，避免數模之間產生串擾，如圖,棕色部分為模擬區域，鋪的是AGND銅皮，紅色部分為數字區域，鋪的是GND的銅皮，模擬信號要參考模擬地，數字信號參考數字地。數字地與模擬地有時在設計中也會通過0R電阻或者磁珠進行跨接。
展開 干貨｜電子競賽題目分析——2021年E題《數字-模擬信號混合傳輸收發機》
一、任務
設計并制作在同一信道進行數字-模擬信號混合傳輸的無線收發機。其中，數字信號由4 個0~9 的一組數字構成；模擬信號為語音信號，頻率范圍為100Hz~5kHz。采用無線傳輸，載波頻率范圍為20~30MHz，信道帶寬不大于25kHz，收發設備間最短的傳輸距離不小于100cm。
收發機的發送端完成數字信號和模擬信號合路處理，在同一信道調制發送。
收發機的接收端完成接收解調，分離出數字信號和模擬信號，數字信號用數碼管顯示，模擬信號用示波器觀測。
二、要求
1. 基本要求
（1） 實現模擬信號傳輸。模擬信號為100Hz~5kHz的語音信號，要求接收端解調后的模擬信號波形無明顯失真。在只有模擬信號傳輸時，接收端的數碼顯示處于熄滅狀態。
（2） 實現數字信號傳輸。首先鍵入4個0~9的一組數字，在發送端進行存儲并顯示，然后按下發送鍵對數字信號連續循環傳輸。在接收端解調出數字信號，并通過4個數碼管顯示。要求開始發送到數碼管顯示的響應時間不大于2秒。當發送端按下停止鍵，結束數字信號傳輸，同時在發送端清除已傳數字的顯示，等待鍵入新的數字。
（3）實現數字-模擬信號的混合傳輸。任意鍵入一組數字，與模擬信號混合調制后進行傳輸。要求接收端能正確解調數字信號和模擬信號，數字顯示正確，模擬信號波形無明顯失真。
（4） 收發機的信道帶寬不大于25kHz，載波頻率范圍為20~30MHz。要求收發機可在不少于3 個載波頻率中選擇設置，具體的載波頻率自行確定。
2.
展開 PLC對模擬量信號，是怎么進行處理的？
模擬量信號是自動化過程控制系統中最基本的過程信號(壓力、溫度、流量等)輸入形式。系統中的過程信號通過變送器，將這些檢測信號轉換為統一的電壓、電流信號，并將這些信號實時的傳送至控制器(PLC)。
PLC通過計算轉換
，將這些模擬量信號轉換為內部的數值信號。
從
而實現系統的監控及控制。
從現場的物理信號到PLC內部處理的數值信號，有以下幾個步驟：
從以上PLC模擬量的信號輸入流程可以看到，在自動化過程控制系統中，模擬量信號的輸入是非常復雜的。但是，在現目前的工業現場，對模擬量信號的處理已基本都采用電流信號方式進行傳輸，相比于電壓信號方式，電流信號抗干擾能力更強，傳輸距離更遠，信號穩定。
這里就PLC對模擬量信號的轉換過程進行一個簡單的分解介紹。
展開 PLC對模擬量信號是如何轉換的？
模擬量信號是自動化過程控制系統中最基本的過程信號(壓力、溫度、流量等)輸入形式。系統中的過程信號通過變送器，將這些檢測信號轉換為統一的電壓、電流信號，并將這些信號實時的傳送至控制器(PLC)。
PLC通過計算轉換，將這些模擬量信號轉換為內部的數值信號。從而實現系統的監控及控制。從現場的物理信號到PLC內部處理的數值信號，有以下幾個步驟：
從以上PLC模擬量的信號輸入流程可以看到，在自動化過程控制系統中，模擬量信號的輸入是非常復雜的。但是，在現目前的工業現場，對模擬量信號的處理已基本都采用電流信號方式進行傳輸，相比于電壓信號方式，電流信號抗干擾能力更強，傳輸距離更遠，信號穩定。
這里就PLC對模擬量信號的轉換過程進行一個簡單的分解介紹。
展開 
模擬信號控制的高壓比例閥有哪些特點？
在現代工業自動化系統中，流體控制的精度、響應速度與穩定性直接決定了整套設備的運行效率和產品質量，作為全球領先的流體控制解決方案提供商，諾冠（IMI Norgren）憑借深厚的技術積累和創新研發能力，在高壓比例閥領域持續引領行業標準，其中采用模擬信號控制的高壓比例閥因卓越的性能表現，廣泛應用于注塑、壓鑄、測試臺、能源、航空航天等高要求場景，那么這類閥門究竟具備哪些核心特點？諾冠將為您深入解析。
諾冠官網 IMI Norgren：https://www.norgren.com.cn/
高壓比例閥：https://www.norgren.com.cn/3698.html
一、精準連續調節：實現無級控制
與傳統的開關型電磁閥不同，模擬信號控制的高壓比例閥能夠接收連續變化的電信號（如0–10V或4–20mA），并據此對輸出壓力或流量進行無級、線性調節，這種控制方式打破了“開/關”二元邏輯的局限，使系統能夠根據實際工況動態調整流體參數，從而顯著提升工藝控制的精細度，例如在液壓測試臺中，通過模擬信號可精確設定不同階段的壓力值，確保測試數據的準確性與重復性。
二、高響應速度與動態性能
諾冠高壓比例閥采用優化的先導結構與高性能電磁組件，配合精密制造工藝，確保在接收到模擬信號后能迅速作出響應，典型產品的響應時間可控制在10–30毫秒以內，即使在高達350 bar甚至更高的工作壓力下，依然保持優異的動態跟隨能力，這一特性對于需要快速壓力切換或閉環反饋控制的應用（如伺服液壓系統）十分重要，有效避免了因滯后導致的系統振蕩或失控。
展開 PLC中模擬量信號的轉換公式你知道嗎？建議永久收藏（附圖文詳解）
模擬量信號是自動化過程控制系統中最基本的過程信號(壓力、溫度、流量等)輸入形式。系統中的過程信號通過變送器，將這些檢測信號轉換為統一的電壓、電流信號，并將這些信號實時的傳送至控制器(PLC)。
PLC通過計算轉換，將這些模擬量信號轉換為內部的數值信號。從而實現系統的監控及控制。從現場的物理信號到PLC內部處理的數值信號，有以下幾個步驟：
從以上PLC模擬量的信號輸入流程可以看到，在自動化過程控制系統中，模擬量信號的輸入是非常復雜的。但是，在現目前的工業現場，對模擬量信號的處理已基本都采用電流信號方式進行傳輸，相比于電壓信號方式，電流信號抗干擾能力更強，傳輸距離更遠，信號穩定。
這里就PLC對模擬量信號的轉換過程進行一個簡單的分解介紹。
展開 模擬量輸入信號還不會換算？一個萬能的程序，全部輕松搞定！
，我們使用一個FB程序塊，簡單配置后，就實現了所有模擬量信號的轉化。
一款將模擬信號轉換為數字信號的高靈敏度、高紅外抑制的環境光傳感器-WH4517V
工采網代理的WH4517V是一款將模擬信號轉換為數字信號的設備，它集成了先進的環境光傳感器、先進的接近傳感器以及高效率的紅外線垂直腔面發射激光器。傳感器和VCSEL的間距僅為2.1毫米，因此非常適合用于小型紅外孔的設計。
WH4517V是一款具有超高靈敏度和超高紅外抑制的環境光傳感器。芯片有兩個光電二極管陣列來感應不同光譜的光。內置光學濾光片以阻擋紅外線的環境光傳感器（ALS），其提供的光譜與人眼的反應接近。而CLEAR通道可用于感應340~1100nm的光源，通過與ALS通道的數據比較，從而區分外部光源類型。ALS能在從黑暗到強光的范圍內正常工作，可選的檢測范圍約為40分貝。在不同光照條件下，ALS具有出色的光比。
WH4517V具有獨立的中斷引腳，其中斷功能可以取消數據輪詢的需要，進而簡化系統設計的復雜性。同時集成了一個與SMBus兼容的I2C接口 (高達0.75MHz)，以便輕松連接到微控制器。是一種光數字轉換器結合了一個先進的環境光傳感器先進的接近傳感器和高效率下文VCSEL光。內置了一個940nm的光學濾光片，以抗ambienl光，因此PS可以消除反射的紅外光，具有高精度和優良的抑制性能。WH4517V具有可編程中斷功能，可用于ALS和PS，具有基于閾值的遲滯。
展開 模擬量設備為什么都偏愛用4~20mA傳輸信號？
DC(1-5V.DC)信號制是國際電工委員會( IEC )過程控制系統采用的模擬信號傳輸標準。我國也采用這一國際標準信號制，儀表傳輸信號采用4-20mA.DC，接收信號采用1-5V.DC，即采用電流傳輸、電壓接收的信號系統。
一般儀器儀表的信號電流都為4-20mA，指最小電流為4mA,最大電流為20mA 。傳輸信號時候，因為導線上也有電阻，如果用電壓傳輸則會在導線內產生一定的壓降，那接收端的信號就會產生一定的誤差了，所以一般使用電流信號作為變送器的標準傳輸。
一、什么是4~20mA.DC（1~5V.DC）信號制？
4~20mA.DC（1~5V.DC）信號制是國際電工委員會（IEC）：過程控制系統用模擬信號標準。我國從DDZ-Ⅲ型電動儀表開始采用這一國際標準信號制，儀表傳輸信號采用4~20mA.DC，聯絡信號采用1~5V.DC，即采用電流傳輸、電壓接收的信號系統。
4~20mA電流環工作原理：
在工業現場，用一個儀表放大器來完成信號的調理并進行長線傳輸，會產生以下問題：第一，由于傳輸的信號是電壓信號，傳輸線會受到噪聲的干擾；第二，傳輸線的分布電阻會產生電壓降；第三，在現場如何提供儀表放大器的工作電壓也是個問題。
為了解決上述問題和避開相關噪聲的影響，我們用電流來傳輸信號，因為電流對噪聲并不敏感。4～20mA的電流環便是用4mA表示零信號，用20mA表示信號的滿刻度，而低于4mA高于20mA的信號用于各種故障的報警。
二、4~20mA.DC（1~5V.DC）信號制的優點？
展開 模擬量設備為什么都偏愛用4~20mA傳輸信號？
我們系統地來看看模擬量設備為什么都偏愛用4~20mA傳輸信號？
4-20mA. DC(1-5V.DC)信號制是國際電工委員會( IEC )過程控制系統采用的模擬信號傳輸標準。我國也采用這一國際標準信號制，儀表傳輸信號采用4-20mA.DC，接收信號采用1-5V.DC，即采用電流傳輸、電壓接收的信號系統。
一般儀器儀表的信號電流都為4-20mA，指最小電流為4mA,最大電流為20mA 。傳輸信號時候，因為導線上也有電阻，如果用電壓傳輸則會在導線內產生一定的壓降，那接收端的信號就會產生一定的誤差了，所以一般使用電流信號作為變送器的標準傳輸。
一、什么是4~20mA.DC（1~5V.DC）信號制？
4~20mA.DC（1~5V.DC）信號制是國際電工委員會（IEC）：過程控制系統用模擬信號標準。我國從DDZ-Ⅲ型電動儀表開始采用這一國際標準信號制，儀表傳輸信號采用4~20mA.DC，聯絡信號采用1~5V.DC，即采用電流傳輸、電壓接收的信號系統。
展開 Totem-SC：新一代模擬和混合信號設計功率噪聲和可靠性解決方案【明日16:00直播】
<p>Ansys Totem，一款用于IP模塊、模擬、混合信號和定制數字設計的晶體管級電源噪聲與可靠性仿真的簽核工具。作為行業唯一的混合信號EM/IR工具，Ansys Totem已被晶圓廠成功在簽核中用于襯底噪聲分析，助力噪聲對時序、頻域分析和保護環質量的影響評估，加快簽核收斂速度。</p><p>基于此，<strong>11月5日</strong>，Ansys 系列網絡研討會推出<strong>【Totem-SC：新一代模擬和混合信號設計功率噪聲和可靠性解決方案】</strong>，為大家詳細介紹新一代模擬和混合信號芯片設計電源噪聲和可靠性簽核工具Totem-SC。歡迎感興趣的用戶報名參加~</p><p><img src="https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/lR4GOtoy9vIwy6a3ibZ5B4LQfsw1S2Fk55icF834XGZn4SiatKyWKQdq6f2fPzAyXMHMIaOPnnsF4s9M1Mgu2ueCA/640?wx_fmt=jpeg"></p><p><strong>時間：</strong>2024年11月5日，16:00-17:00</p><p><strong>講師簡介：</strong></p><p class="ql-align-center"><img src="https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/lR4GOtoy9vIwy6a3ibZ5B4LQfsw1S2Fk5SzrdPPQrxfUM7KiceovSpGnZRz0exfpIzOnM4t2FpXE7Yic1CXprKQ9g/640?
展開 
強電環境下扁平電纜串擾的優化研究
圖2 鄰近傳輸線trace1和trace2的S參數
如圖3所示，從HFSS中導入的是一個有40個端口加1個參考地的模型，在Ansoft Designer/Nexxim中給數字信號線加一30 MHz的5 V方波信號源，給模擬信號線加1 V或2 V的直流信號源，地線和其他接收端直接兩端通過50 Ω電阻接地。
圖3 Ansoft Designer/Nexxim中扁平電纜的仿真電路
2 仿真計算
(1)信號30MHz, 4、10、13、18號線接地的情況。
HFSS中的模型從左往右共20根導線的一端對應于Ansoft Designer中的1～20號端口，第一次仿真選擇地引腳間錯布置，即4、10、13、18號線接地，仿真得到的波形圖如圖4所示。從圖4中可以看出5 V方波信號傳輸到導線末端時有一過沖，并有約3 ns的時延，模擬信號和地線受到串擾影響有大約250 mV的改變。
(2)信號300MHz, 4、10、13、18號線接地的情況。
增大信號頻率到300 MHz, 仿真結果如圖5所示。由于數字信號接收端有0.5 ns左右的上升時間限制，接收到的數字信號波形有明顯的失真，模擬信號線和電線的串擾信號增大到350 mV。
觀察以上的仿真結果，發現離數字信號線越近的地線和模擬信號線受到的串擾越大。為驗證此假設，模擬一串擾最嚴重的情況，即將某一條模擬信號線或地線置于數根數字信號線之中，觀察其串擾信號大小。
如圖6所示，在模擬信號線和地線鄰近有多條數字信號線時，模擬信號線和地線都有在30 MHz時最大的250 mV的串擾信號干擾。
展開 ±0.1℃精度、超低功耗的高精度數字模擬混合信號溫度傳感芯片
數字高精度溫度傳感芯片 - MTS01、MTS01Z、MTS01W 是工采網代理的國產品牌MYSENTECH推出的高精度數字模擬混合信號溫度傳感芯片。
溫度芯片感溫原理基于CMOS半導體PN節溫度與帶隙電壓的特性關系，經過小信號放大、模數轉換數字校準補償后，數字總線輸出，具有精度高、一致性好、測溫快、功耗低、可編程配置靈活、壽命長等優點。
溫度芯片內置16-bit ADC，分辨率0.004℃，具有-70℃到+150℃的超寬工作范圍。芯片在出廠前經過100%的測試校準，根據溫度誤差特性進行校準系數的擬合，芯片內部自動進行補償計算。芯片支持數字單總線和I2C 雙通信接口：單總線適合長線纜、多節點的分布式傳感應用場景，可支持100個節點100 至500 米長的測溫節點串聯組網。
芯片具有64位ID序列號，芯片的ID搜索、測溫數據內存訪問、功能配置等均可通過數字單總線協議指令實現，上位機微處理器只需要一個GPIO端口便可進行讀寫訪問；I2C接口適合高速率的板級應用場景，接口速度可達400kHz。
芯片內置非易失性E2PROM存儲單元，用于保存芯片ID號、高低溫報警閾值、溫度校準修正值以及用戶自定義信息，如傳感器節點編號、位置信息等。芯片另有ALERT報警指示引腳，便于用戶擴展硬件報警應用。
展開 國產低功耗高精度-數字模擬混合信號溫度傳感芯片MTS01
由工采網代理的敏源MTS01是一款高精度數字模擬混合信號溫度傳感芯片。MTS01 為體溫芯片，較高測溫精度為+28°C 到+43°C 范圍±0.1℃；MTS01Z 較高測溫精度為 0°C 到+50℃范圍±0.1℃；MTS01W 較高測溫精度為+20℃到+70℃范圍±0.1℃精度；用戶無需進行校準。
產品描述：
溫度芯片感溫原理基于CMOS半導體PN節溫度與帶隙電壓的特性關系，經過小信號放大、模數轉換數字校準補償后，數字總線輸出，具有精度高、一致性好、測溫快、功耗低、可編程配置靈活、壽命長等優點。
溫度芯片內置16-bit ADC，分辨率0.004℃，具有-70℃到+150℃的超寬工作范圍。芯片在出廠前經過100%的測試校準，根據溫度誤差特性進行校準系數的擬合，芯片內部自動進行補償計算。芯片支持數字單總線和I2C 雙通信接口：單總線適合長線纜、多節點的分布式傳感應用場景，可支持100個節點100 至500 米長的測溫節點串聯組網。
芯片具有64位ID序列號，芯片的ID搜索、測溫數據內存訪問、功能配置等均可通過數字單總線協議指令實現，上位機微處理器只需要一個GPIO端口便可進行讀寫訪問；I2C接口適合高速率的板級應用場景，接口速度可達400kHz。
芯片內置非易失性E2PROM存儲單元，用于保存芯片ID號、高低溫報警閾值、溫度校準修正值以及用戶自定義信息，如傳感器節點編號、位置信息等。芯片另有ALERT報警指示引腳，便于用戶擴展硬件報警應用。
封裝管腳描述及實物圖：
結構框圖：
溫度傳感器的原理框圖見上圖。64位ROM存儲了器件的ID序列號，暫存器包含了兩個字節的溫度寄存器，存儲來自于傳感器的數字輸出。另外，暫存器和擴展暫存器提供了報警觸發閾值寄存器。
展開 集成了光電二極管、模擬電路和數字信號處理器的數字式環境光傳感器
數字式環境光傳感器的工作原理基于光電效應，通過感光元件將光線強度轉換為數字信號進行處理。
數字式環境光傳感器主要采用光電二極管或半導體材料作為感光元件。當光線照射到這些材料表面時，光子激發電子躍遷，產生與光線強度成正比的光電流。例如，光電二極管的電流大小直接反映入射光線強度。
信號處理流程：
光敏轉換?：光線強度變化引發感光元件（如光電二極管）的電流變化，該電流與光線強度呈線性關系。
信號放大與轉換?：通過電路將微弱電流信號放大，并轉換為數字信號或模擬電壓，便于微控制器讀取。
自動調節?：數字信號被用于控制設備（如手機屏幕）的亮度，實現自動亮度調節功能。
由工采網代理的WH11867UF是一種光數轉換器，它結合了光電二極管、電流放大器、模擬電路和數字信號處理器。電源需要確保VDD旋轉率至少為0.5V/ms。WH11867UF具有電源開啟復位功能。當VDD在室溫下低于1.4V時，集成電路將自動重置。然后以需求轉換速率返回電源，并將寄存器寫入所需的值。
環境光傳感器（ALS）內置了一個抑制紅外光譜的濾光片，并提供了一個接近人眼反應的光譜。肌萎縮性側索硬化癥可以從黑暗到陽光直射，可選擇的檢測范圍約為40 dB。雙通道輸出（人眼），因此在不同的光條件下具有良好的光比。ALS在不同光照條件下具有良好的光比。
在時鐘（SCL）陷入LOW的情況下，如果您的I2C設備有HW重置輸入，優先程序使用HW重置信號重置總線。如果I2C設備沒有硬件復位輸入，則循環供電至設備，以激活強制性的內部通電復位（POR）電路。如果數據線（SDA）卡低，主線應發送9個時鐘脈沖。保持總線低的設備應該在這9個時鐘內的某個時候釋放它。
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