基于混沌電路設計陣列觸覺傳感器的采集系統(tǒng)
摘要:基于混純帳映射和開關電容(SC)技術設計A/D轉換器。該轉換器具有非線性放大、便于實現(xiàn)集成、成本低及工作可靠等優(yōu)點。實驗結果谫,用該A/D轉換器設計的模擬式陣列觸覺傳感器信號采集系統(tǒng)是可行的。關鍵詞:陣列傳感器 混沌電路 開關電容 A/D轉換 信號采集
引言
隨著機器人技術和復雜檢測系統(tǒng)的出現(xiàn),人們對觸覺傳感器提出了更高的要求。隨著觸覺陣列規(guī)模的擴大,希望A/D轉換速度加快,而原先在小規(guī)模陣列觸覺傳感器系統(tǒng)中采用的共用A/D轉換器的方法,已不能滿足大規(guī)模陣列觸覺傳感器信號采集實時性的要求。因此,要想實現(xiàn)高速、高分辨率并且對小信號敏感的大規(guī)模陣列觸覺傳感器信號采集系統(tǒng),關鍵部件就是A/D轉換器。
本文利用混沌帳篷映射方法和開關電容(SC)技術,設計了一種新型A/D轉換器。該A/D轉換器的電路具有調(diào)理放大、誤差補償和A/D轉換功能一體化的優(yōu)點,并且電路簡單、便于集成、功耗小;能以很高的性能價格比實現(xiàn)多路觸覺傳感器輸出信號的并行采樣和A/D轉換。
1 陣列觸覺傳感器信號采集系統(tǒng)的組成
模擬式陣列觸覺傳感器信號采集系統(tǒng)的原理電路見圖1。該系統(tǒng)由m×n陣列傳感器、列讀取電路、行掃描電路、n個ADC電路、時序控制電路和計算機等組成。在時序控制電路的控制下,行掃描電路對m行陣列觸覺傳感器發(fā)送周期性激勵信號;而列讀取電路則周期性地并行讀入n列輸出信號。讀n個信號經(jīng)n個A/D轉換器,把模擬信號轉換成格雷碼序列直接送到計算機;計算機完成格雷碼向二進制碼的轉換,接著在時序邏輯的控制下,讀取下一行的n列信號并進行A/D轉換。計算機在獲得1幀m×n觸覺傳感器信號后,就可以進行信號處理了。圖1中除A/D轉換器需要特殊設計外,其余各電路都有現(xiàn)有的產(chǎn)品,沒有特殊要求。
2 混沌開關電容A/D轉換器的設計
2.1 混沌開關電容A/D轉換的原理
利用開關電容技術進行誤差補償?shù)幕驹硎请姾傻脑俜峙洹k娙菔湔`差利用開關轉換儲存起來,結果由電容上電荷的再分配而得到補償;煦鐜づ裼成涫且环N離散非線性系統(tǒng),其映射關系為:
這一映射可以看到由兩步組成:先將區(qū)間[0,1]伸長2倍,然后再壓縮成原區(qū)間[0,1]。如此反復迭代操作,最終導致相鄰點的指數(shù)分離,從而進入混沌狀態(tài)。這種映
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