Benötigt analoges Time-Division-Demultiplexing zusätzliches Sample-and-Hold?

Kurze allgemeine Zusammenfassung: Müssen Sie beim analogen Zeitmultiplexing nach dem Kombinieren mehrerer kontinuierlicher Signale zu einer einzigen Leitung im Allgemeinen eine Art Sample-and-Hold verwenden, um die kontinuierlichen Signale auf der Demux-Ausgangsseite zu rekonstruieren? Oder machen Mux-ICs das automatisch?

Meine spezifische Anwendung: Ich sammle 256 Spannungssignale von winzigen Drähten, die in Gehirngewebe eingebettet sind, sammle sie schließlich auf einer DAQ-Karte und führe eine Online-Analyse durch. Der Multiplexer (vielleicht ADG1606 sowohl auf der Mux- als auch auf der Demux-Seite) soll die Anzahl der Drähte in dem langen, teuren Kabelbündel reduzieren, das die On-Head-Signalpuffer mit dem Rest der Verstärkungs- und Digitalisierungshardware verbindet (siehe Abbildung - I hoffe die Größe passt). Aus den Antworten, die ich bisher erhalten habe, habe ich die scheinbar notwendige allgemeine Idee gezogen, und ich wundere mich über Spezifikationen und unvorhergesehene Einschränkungen.

Für das Sample-and-Hold erwäge ich dieses Setup , außer dass die Droop-Rate (2 mV / ms) und die Abtastzeit (3 ms) für meine Anwendung schlecht erscheinen. Maxim scheint preiswerte SH-Pakete mit besseren Spezifikationen (DS1843 DS) anzubieten. Würden Sie empfehlen, diese zu verwenden, anstatt SH-Stufen aus Operationsverstärkern und Schaltern herzustellen, wie im Tutorial beschrieben?

Gehe ich richtig vor, wenn ich mir vorstelle, dass unabhängige SH-Schaltungen, die mit dem Mux-Timing synchronisiert sind, das ursprüngliche unabhängige vorgemultiplexte Signal rekonstruieren (zumindest die niederfrequenten Teile, die mir wichtig sind - 0,1 Hz bis 9 kHz)? Oder führt die SH-Umschaltung zu Perioden beschädigter Ausgangsdaten?

Darf ich meinen späten 5000-fachen Verstärkungsschritt (256 Kanäle) überspringen, indem ich die 8 Mux-Leitungen kurz vor dem Demuxen um das 5000-fache verstärke? Das würde mir etwas Platz und Geld sparen.

Und muss ich das Gehirnsignal tiefpassfiltern, BEVOR es zum Mux gelangt? Ich habe dies in meinem aktuellen Setup (das keinen Mux hat) nicht getan, aber mit Mux muss ich mir möglicherweise Gedanken über Aliasing machen?

Sie können vielleicht erkennen, dass ich neu in diesem Bereich bin, daher sind Hinweise, die Ihnen offensichtlich erscheinen, immer noch sehr willkommen!

Aufnahme-Setup-Diagramm hier und unten

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Diese Frage ist zu allgemein, um eine gute Antwort geben zu können. Anstatt sich in mehreren Sitzungen mit Fragen und Antworten auszutauschen, warum teilen Sie uns nicht alle verfügbaren Details mit?| Zu wissen, was diese Signale auslöst und "liest", hilft bei der Beantwortung. | Sie müssen die maximal akzeptable Zeit zwischen dem Lesen jedes Kanals und der maximalen Frequenz angeben, die durchgehend übertragen werden muss. Was ist die Eingangsamplitude und was ist der verstärkte Ausgangspegel? Wie lang ist der Kabelbaum und wie ist die allgemeine Umgebung? |Zur "Verstärkung" - warum? dann was? ...
Damit der Ausgang eines analogen Multiplexers verfügbar ist, wenn der Kanal nicht "an" ist, müssen Sie einen analogen Speicher = Sample and Hold bereitstellen. Dies kann relativ kostengünstig und einfach sein. Beispielsweise erfordert ein Opamp-Puffer mit Einheitsverstärkung, der einen modernen Operationsverstärker mit niedrigem Eingangsruhestrom verwendet, nach normalen Standards einen extrem kleinen Kapazitätswert, um während der Ausschaltperioden bei typischen Abtastraten und Multiplex-Verhältnissen den S & H-Eingang gut genug "zu halten". Wort"-Qualifizierer im vorherigen Satz sind beabsichtigt. Sobald Sie wissen, was Sie tun müssen, können Sie all dies in tatsächliche Spezifikationen übersetzen.
@RussellMcMahon Danke für die Anleitung. Ich war mir nicht sicher, wie viele Details die Leute hier lesen möchten, also war Ihr Hinweis hilfreich.
Morgen mehr - jetzt in Eile. Aber - was für ein Gehirn? Sehr anspruchsvolle Anforderungen an die menschliche Schnittstelle unter diesen Bedingungen, daher vermute ich eher, dass dies "etwas anderes" ist. | Bezüglich der Detailebene – die Notwendigkeit, die richtige Ebene zu erreichen, wird geschätzt. aber was Sie zur Verfügung gestellt haben, ist für eine gute Lösung absolut entscheidend. Erwägen Sie auch, www.piclist.com beizutreten. Beide Communities werden bei vielen Fragen wertvoll sein. Ihr kleineres Format ermöglicht es Ihnen, leichter durch peripherere Aspekte zu wandern. [Ich bin an beiden Orten, genauso wie andere Leute hier].

Antworten (2)

Wenn Sie weiterhin 256-Verstärker, ADCs usw. verwenden, benötigen Sie ein Sample-and-Hold, das jedes Mal ausgelöst wird, wenn Sie den Mux-Kanal aktivieren. Eine Sache, auf die Sie achten müssen, ist die Droop-Rate des SH.

Alternativ könnten Sie jetzt mit einem einzelnen Verstärker, ADC usw. für jede Gruppe von 4 oder 16 Kanälen davonkommen. Sie würden wissen, welcher Kanal abgetastet wurde, weil Sie den Mux ansteuern, um den richtigen Kanal auszuwählen. Dies würde die Systemkomplexität erheblich reduzieren, wenn Sie dazu in der Lage sind.

Beachten Sie, dass Sie für jede dieser Konfigurationen jetzt mehrere Signale an Ihren Mux senden müssen, um den richtigen Kanal auszuwählen. Das bedeutet, dass Sie ein Gerät benötigen, um die Sequenzierung zu handhaben, und dieses Gerät könnte auch verwendet werden, um die Triggerung des SH-Verstärkers oder des ADC pro Block zu handhaben.

Tausend Dank für den Einstieg. Ich habe die Frage umformuliert und eine Abbildung hinzugefügt, um zu sehen, ob ich ein paar weitere Informationen zu bestimmten Dingen erhalten kann, bevor ich die Frage als beantwortet markiere. Werde upvoten, sobald ich von der Seite darf! Ich mag die Idee, die Anzahl der Verstärker und ADCs zu reduzieren, indem das Signal gemultiplext bleibt. Abgesehen davon, dass ich auch einen Bandpassfilter brauche (ich stelle mir vor, dass dies nur möglich ist, wenn die Signale wieder auf unabhängige Kanäle aufgeteilt werden). Ich denke, ich kann diese Idee verwenden, um einen Amp-Schritt zu sparen.

Ein paar Kommentare:

  • Sie möchten wirklich Ihre Verstärkung durchführen, bevor Sie die MUXs durchlaufen. Jeder Mux führt einen gewissen Serienwiderstand ein und verursacht beim Umschalten kleine Spitzen (siehe Datenblatt, es wird als "Ladungsinjektion" bezeichnet). Außerdem weist der Mux eine gewisse Verzerrung sowie Nichtlinearitäten auf.
    Grundsätzlich möchten Sie ein möglichst großes Signal, um den Beitrag der Multiplexer zu reduzieren.

  • Warum demuxt du überhaupt? Bei den meisten NI-DAQ-Systemen wird die Abtastrate als „Aggregat“ bezeichnet, was bedeutet, dass sie intern über einen Einkanal-ADC und eine Reihe von Muxen verfügen. Daher schaltet der DAQ den ADC sehr schnell zwischen den Kanälen um, um mehrere Kanäle abzutasten.
    Wenn Sie ein Datenerfassungssystem haben, bei dem die Abtastrate abnimmt, wenn Sie mehr Kanäle verwenden, ist es wahrscheinlich bereits intern gemultiplext.
    Der einzige Vorteil, den ich beim Demuxen vor dem Betreten des DAQ sehen kann, ist, dass Sie die Filter dort und nicht am Vorverstärker platzieren können.
    Andererseits ist ein einfacher Filter mit 3 oder 6 dB pro Oktave sehr kompakt, daher sollte es ziemlich einfach sein, ihn am Ende des Vorverstärkers zu platzieren.

Wenn Sie lange Kabel haben (und das haben Sie), sollten Sie wirklich die Verwendung von Differenzsignalen in Betracht ziehen. Bei den Signalpegeln, mit denen Sie arbeiten, werden Sie Probleme mit der EM-Aufnahme haben, wenn Sie Single-Ended-Signale verwenden, insbesondere wenn Sie die Signale nicht verstärken, bevor Sie sie durch das Kabel senden.

Außerdem ist die Abschirmung des 3 m langen Kabels ein Muss.

Betreff: Verstärkung und Filterung vor MUX, ich zögere, auch nur die notwendigen R's und C's auf der Vorverstärkerplatine hinzuzufügen. Das Gehirn, das ich aufnehme, ist das Gehirn einer Ratte, die in einem Labyrinth herumläuft, also ist dort alles so klein und leicht wie möglich. Aber wenn diese Schritte notwendig sind, um die Dinge zum Laufen zu bringen, werde ich etwas Zeit darauf verwenden, sie in das Design zu packen.
Betreff: Der NIDaq-Karte das Demuxen zu ermöglichen, ist für mich eine wirklich interessante Idee. Ich glaube jedoch nicht, dass ich für immer bei den NIDaq-Karten bleiben werde, also mache ich mir Sorgen, dass das Entwerfen des Rests meines Front-Ends um die Besonderheiten dieser Karten herum etwas Untragbares hinterlassen wird. Es gibt auch das Problem, die richtige Gate-Sequenz aus den NIDaq-Karten herauszuholen - ich glaube, Benutzer können das Haupttaktsignal erhalten, aber ich habe keine Möglichkeit gesehen, die 5 MUX-Adressleitungen zu erhalten. Kennen Sie jemanden, der diesen Trick gemacht hat? Ich werde sie jetzt in ihren Foren fragen, danke für die Idee.
@ImAlsoGreg - Wenn Sie der DAQ-Karte das Demuxen ermöglichen, wird das System nicht untragbar. Viele (ich würde sagen die meisten) Mehrkanal-DAQ-Systeme verwenden einen einzelnen, geschalteten, schnellen ADC, um mehrere Kanäle nacheinander abzutasten. Wie auch immer, wirklich, jede DAQ, die einen einzigen ADC-Kanal hat, der Daten mit Ihrer Samplerate * Anzahl von Kanälen aufnehmen kann, wird funktionieren. Es ist überhaupt nicht NI-spezifisch .
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