本文提供了一個便攜式數據采集系統的設計示例，大大簡化了電路設計任務。通過具有更低系統成本、更快上市時間、更小尺寸、更好的性能和更高的可靠性的設計，將組件從 7 個組件減少到 3 個組件。

便攜式測量系統的硬件設計比選擇合適的IC來滿足所需的電氣性能要復雜得多。有許多權衡需要考慮。電路板面積或高度是否有尺寸限制？包括組件、組裝和最終測試在內的總系統成本需要是多少？上市時間有多重要，所有相關風險是否已確定？產品生命周期是什么？產品將在什么環境中使用，可靠性要求是什么？一個極端是使用現成的標準組件的分立設計，另一個極端是使用單個混合信號芯片的定制設計。下面將分立設計與采用MAX1407的設計進行比較。

圖1顯示了使用分立元件的便攜式數據采集系統（DAS）的功能框圖。該系統包括電源、模擬和數字電路。電源來自電池，電源用于調節輸出電壓。電池電壓可按需使用A/D轉換器測量，電池復位電路和穩壓輸出電壓。模擬包括用于連接電化學傳感器的模擬前端（AFE）電路（可能包括D/A轉換器、運算放大器和模擬開關）、用于測量溫度的熱敏電阻電路、帶有輸入多路復用器的A/D轉換器，以及與AFE、熱敏電阻和A/D轉換器一起使用的基準電壓源。數字電路包括一個32kHz振蕩器、實時時鐘（RTC）和一個微控制器（μC），包括高頻晶體、用于用戶界面的外部中斷、內部存儲器以及可能的其他外設，如液晶顯示器（LCD）偏置和用于連接LCD的驅動器電路。

圖1.帶有分立標準組件的便攜式系統功能框圖。

圖1所示的傳感器是一種電化學型傳感器，配置為計數器配置，其中工作電極（WE）通過FB1引腳偏置。FB1 和 OUT1 之間的外部電阻將力/檢測 D/A 轉換器配置為跨阻放大器，以測量通過傳感器的電流。參比電極 （RE） 通過 FB2 引腳偏置，反饋環路通過傳感器阻抗閉合到 OUT2 引腳，以調節 WE 和 RE 之間在傳感器電流變化時的恒定電位。

圖2所示為使用MAX1407的相同便攜式DAS的功能框圖，大大簡化了系統設計。MAX1407包含AFE所需的所有電路，包括多路復用器、A/D轉換器和電壓基準。它還能夠測量電池和電源電壓。還包括數字功能，包括兩個復位電路、一個帶RTC的32kHz振蕩器、喚醒電路、電源控制和一個用于驅動μC的高頻時鐘輸出。此外，MAX1407中的所有模塊都可以通過串行接口單獨控制和關斷。所示的傳感器應用只是配置這種靈活AFE的眾多方法之一。

圖2.采用MAX1407/14的便攜式系統功能框圖

使用MAX1407（或類似的器件，如MAX1408、MAX1409或MAX1414，如果系統要求不同）有很多好處。 這些特點是更低的系統成本、更快的上市時間、更小的尺寸、更好的性能和更高的可靠性。請參閱表 1。

由于許多原因，系統成本較低。元件數量少得多，使用價格極具競爭力的MAX1407可降低元件成本。組裝和最終測試成本將大大降低，因為由于組件較少，總插入成本更低，并且在電路板級別進行測試和驗證的成本也少得多。此外，MAX1407內置的特性消除了μC中的某些功能，如RTC、復位和A/D轉換器，從而有更多的低成本μC可供選擇。

由于模擬設計和大部分系統設計已集成在MAX1407中，因此上市時間更快。電路板設計和調試時間將更快，因為需要管理的組件更少。一旦第一個設計完成，只要模擬測量系統沒有顯著變化，就很容易衍生出新設計。如果更改發生在用戶界面、軟件功能、存儲器要求或顯示方面，則更改軟件或選擇同一系列中的其他μC以在很短的時間內提供產品變化或改進功能是相當簡單的。

系統尺寸應該更小，更容易適應所需的外形尺寸，因為在印刷電路板上要布線的元件和走線要少得多。性能應該優于分立式設計，因為功能塊已經過優化，可作為數據采集系統運行，必要時無需任何額外電路即可無縫連接到μC和電源。由于組件更少，可靠性也得到了提高。

MAX1407/08/09/14系列結合了便攜式或非便攜式數據采集系統所需的所有模擬和系統支持電路，可無縫連接到廉價的標準μC。 表2顯示了兩種設計路徑的比較，并定量評估了開始系統設計時需要考慮的六個重要項目。MAX1407為分立設計提供了優異的解決方案，當所有這些指標一起考慮時。

審核編輯：郭婷