Microchip Technology智慧類比PIC

Microchip Technology智慧產品藉由提高傳輸速率及透過UART或SPI傳送ADC資料降低系統成本、節省基板空間，並提升設計效能。若產品具備DMA，資料可直接傳送至RAM以進行平行處理。每個類比模組皆可視需要，個別開啟或關閉。啟用DMA功能的DAC無需處理器，即可達到更快的回應速度。內建緩衝器的DAC無需外部緩衝器。DAC可做為運算放大器、比較器或ADC的輸入或參考。運算放大器可設定為最低功耗或最高速度。MCU內部電壓參考可做為內建類比元件的參考使用。CTMU可做為感測器的恆定電流源使用。

概觀
參考設計
開發工具

整合的優點

智慧類比產品透過整合提供許多優點：更快速的資料路徑、降低雜訊；晶片內的智慧連接；可變更軟體中的類比參數；簡化基板設計；以及降低成本並節省基板空間。

無智慧類比

有智慧類比

器件系列	腳位	快閃記憶體(K)	ADC	DAC	運算放大器	其他	產品資料
PIC12F752 PIC16F753	8 14	1 2	4 x 10位元 8 x 10位元	5位元 9位元	0 1	C互補輸出產生器、2個比較器(50 ns)、高電流汲極/源極腳位、固定電壓參考、擷取比較PWM
PIC16F527 PIC16F570	20 28	1 2	8 x 8位元 8 x 8位元	-	2 2	2個比較器、高電流源極/汲極
PIC16F178x	28-44	2-16	14 x 12位元 (100ksps)	3 x 5位元 8位元	3	4個可程式開關模式控制器(16位元PWM)、4個比較器(50 ns)、3個CCP、PPS
PIC24F16KM204	20-44	8-16	22 x 12位元 (100 ksps)	2 x 8位元	2	內部電壓參考、CLC、MCCP、SCCP (16位元PWM)、CTMU、3個比較器、3V與5V運作
dsPIC33FJ64GS610	18-100	6-64	24 x 10位元含6 S/H (4 Msps)	4 x 10-bit	-	1 ns PWM解析度、4個高速比較器含軌對軌運作及專屬DAC、可提供精確控制與故障偵測的類比比較器
dsPIC33EP256GP506	28-64	32-256	11.1 Msps 10位元含4 S/H或500 ksps 12位元含1 S/H (可設定)	-	3	彈性ADC觸發源、CTMU適用於溫度或觸碰、CAN、周邊觸發產生器(PTG)、4個比較器
PIC16F170x	12-36	3.75-28	8-28通道、10位元	8位元	2	2-16 Kword快閃程式記憶體 256 Byte - 2KB資料SRAM

參考設計

涵蓋極簡單到極複雜的目標應用範圍，並跨越大範圍的封閉迴路控制與感測功能。整合智慧類比的PIC MCU適用於家用醫療裝置、工業設備、電源轉換與管理、馬達控制及其他多種應用。

血壓計
以下影片中的血壓計設計運用以下功能：PIC24F128GC010 MCU提供12位元高速管線類比轉數位轉換器(ADC)與16位元高解析度Sigma-Delta類比轉數位轉換器(ADC)。在此案例中，袖帶壓力訊號與振盪訊號皆由此12位元ADC取樣。PIC24F128GC010 MCU的其中一個內部運算放大器設定為主動式高通濾波器。
此設計亦利用其中一個包含緩衝輸出的內部10位元數位轉類比轉換器(DAC)，提供可調整的DC偏移位準做為運算放大器的偏差值。Microchip的mTouch™感測解決方案使用微控制器的充電時間測量單元(CTMU)，實作於電容式觸控板的韌體。CTMU周邊裝置同時為血壓計的氣壓感測器提供所需要的穩定供應電流，此設計利用PIC24F128GC010的脈寬調變(PWM)模組，以快速或慢速模式驅動空氣幫浦馬達。
PIC24F128GC010 MCU內建LCD控制器，可產生所需的資料與計時控制，用於直接驅動靜態或多工LCD面板，因此，血壓與心率的測量結果，可直接傳送至液晶顯示器(LCD)面板。使用PIC24F128GC010 MCU的內部即時時鐘與日曆模組，亦可將即時時鐘資料顯示於LCD面板。此模組可在深度休眠模式中運作，使此款血壓計不僅具有成本效益，其設計也是低功率的醫療產品設計。
此設計亦利用PIC24F128GC010 MCU的USB On-The-Go介面進行資料通訊，並提供5V主要電源。測量到的血壓與心率資料，可透過此內部USB介面傳送給醫療服務提供者、保險公司或護理人員等。在無線通訊方面，PIC24F128GC010 MCU的SPI或UART埠，可用於連接Microchip通過完整認證的其中一個Bluetooth®或Wi-Fi®模組。

煙霧偵測器

低電量偵測：ADC參考Vdd，然後持續測量內部能隙。由於內部能隙為恆定，ADC值的任何變動皆表示VDD的變動。隨著Vdd降低，ADC將顯示能隙讀數增加。一旦ADC值表示Vdd降低至指定的跳脫點，低電量偵測將會關閉。

煙霧箱分析：此圖顯示兩個整合的運算放大器，一個位於發射器端，另一個位於接收器端。偵測到煙霧時，發射器會反射紅外線，而接收器將會看到此紅外線。發射運算放大器會控制強度，接收運算放大器則使測量強度變得更簡單，並提供靈敏度控制。運算放大器的輸出會進入ADC，然後轉換為數位。

血糖儀

Microchip的低成本血糖儀參考設計採用侵入型電流法，測量血糖含量。血糖儀可使用PIC16LF1786裝置進行實作。PIC16LF1786的功能及其整合測量引擎中部分周邊裝置如下：

    超低功率運作(XLP)
    兩個運算放大器(OPAMP)
    2個8位元數位轉類比轉換器(DAC)
    12位元SAR類比轉數位轉換器(ADC)，最多11個通道
    EEPROM
    積體電路匯流排(I2C)

類比前端嵌入於PIC16LF1786，包括兩個運算放大器、精準ADC，以及非常準確的電壓參考。內建的DAC用於正確偏置感測器。即時時鐘與日曆(RTCC)用於記錄時間戳記，內部EEPROM最多可儲存32個讀數以透過LCD提供後續參考。此系列裝置的XLP功能可協助達到低功率需求。

Glucose Meter Block Diagram

此參考設計可協助開發低成本、低功率、手持式及可攜式血糖儀，並具備使用者介面以供日常使用。

開發工具

名稱	零件編號與特色系列產品	說明
PIC24F智慧類比入門套件	DM240015 PIC24GC	包含類比接頭，以清除類比訊號及插入模擬電路板。此基板可連接麥克風與耳機、內建溫度與光感測器。段碼顯示器可呈現自訂圖示及捲動橫幅。另亦包含電容式觸控鍵、USB連線，且可輕鬆連接RF模組。
PIC24F K系列3V或5V Microstick	DM240013-1 (3V) DM240013-2 (5V) PIC24KM	這些USB供電的基板為具有高度彈性的低成本入門套件，內建程式設計工具/除錯工具，可輕易插入模擬電路板以獲得額外的功能。
F1 PSMC 評估板	DM164130-10 PIC16F178X	第一個強調PSMC的Microchip電路板，包含一個F1連接器以連接任何F1馬達控制面板。它還具備多種接頭與模擬電路板區域，可供對類比周邊裝置進行全面評估。
數位電源入門套件	DM330017 dsPIC33GS	以單一dsPIC DSC實作降壓與升壓DC/DC轉換器，並包含內建顯示器、電位計及溫度感測器，可透過USB進行除錯/程式設計。
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Microchip Technology

發佈日期: 2013-10-28 | 更新日期: 2023-01-04

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