您现在的位置: 范文先生网 >> 理工论文 >> 电子通信论文 >> 正文

基于混沌电路设计阵列触觉传感器的采集系统

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

摘要:基于混纯帐映射和开关电容(SC)技术设计A/D转换器。该转换器具有非线性放大、便于实现集成、成本低及工作可靠等优点。实验结果谫,用该A/D转换器设计的模拟式阵列触觉传感器信号采集系统是可行的。

    关键词:阵列传感器 混沌电路 开关电容 A/D转换 信号采集

引言

随着机器人技术和复杂检测系统的出现,人们对触觉传感器提出了更高的要求。随着触觉阵列规模的扩大,希望A/D转换速度加快,而原先在小规模阵列触觉传感器系统中采用的共用A/D转换器的方法,已不能满足大规模阵列触觉传感器信号采集实时性的要求。因此,要想实现高速、高分辨率并且对小信号敏感的大规模阵列触觉传感器信号采集系统,关键部件就是A/D转换器。
(范文先生网www.fwsir.com收集整理)
    本文利用混沌帐篷映射方法和开关电容(SC)技术,设计了一种新型A/D转换器。该A/D转换器的电路具有调理放大、误差补偿和A/D转换功能一体化的优点,并且电路简单、便于集成、功耗小;能以很高的性能价格比实现多路触觉传感器输出信号的并行采样和A/D转换。

1 阵列触觉传感器信号采集系统的组成

模拟式阵列触觉传感器信号采集系统的原理电路见图1。该系统由m×n阵列传感器、列读取电路、行扫描电路、n个ADC电路、时序控制电路和计算机等组成。在时序控制电路的控制下,行扫描电路对m行阵列触觉传感器发送周期性激励信号;而列读取电路则周期性地并行读入n列输出信号。读n个信号经n个A/D转换器,把模拟信号转换成格雷码序列直接送到计算机;计算机完成格雷码向二进制码的转换,接着在时序逻辑的控制下,读取下一行的n列信号并进行A/D转换。计算机在获得1帧m×n触觉传感器信号后,就可以进行信号处理了。图1中除A/D转换器需要特殊设计外,其余各电路都有现有的产品,没有特殊要求。

2 混沌开关电容A/D转换器的设计

2.1 混沌开关电容A/D转换的原理

利用开关电容技术进行误差补偿的基本原理是电荷的再分配。电容失配误差利用开关转换储存起来,结果由电容上电荷的再分配而得到补偿。混沌帐篷映射是一种离散非线性系统,其映射关系为:

基于混沌电路设计阵列触觉传感器的采集系统

这一映射可以看到由两步组成:先将区间[0,1]伸长2倍,然后再压缩成原区间[0,1]。如此反复迭代操作,最终导致相邻点的指数分离,从而进入混沌状态。这种映射对初始值(系统的输入信号)的放大与通常的线性放大方法不同:线性放大倍数为一常数,而且受工作范围限制;而处于混沌状态的帐篷映射系统,是在有界的区间内,迭代1次将信号放大2倍,反复有限次迭代后,可以将微弱信号放大到可观测的水平,而不会出现溢出再现象。显然,这是一种非线性放大。帐篷映射系统的输入值Vin对应于系统的初始状态x0。x0可以二进制小数表示:

基于混沌电路设计阵列触觉传感器的采集系统

为了得到离散帐篷映射的迭代输出与x0的关系,引入另一种非线性映射——离散贝努利移位是映射:

基于混沌电路设计阵列触觉传感器的采集系统

这一映射的作用是每迭代一次,就将二进制位t1、t2、t3、……向左依次移出一个二进制位,即

基于混沌电路设计阵列触觉传感器的采集系统

对于贝努利移位映射,令bn=sgn(x'n-0.5),作为贝努利移位映射的第n次迭代输出,由于bn=tn,且bi(i=0,1,2,…)是一个二进制序列;对于帐篷映射,令gn=sgn(xn-0.5),则gi是与bi对应的格雷码序列,即

[1] [2] [3] 下一页

下页更精彩:1 2 3 4 下一页