在当今高速发展的导航定位领域,无论是智能手机中的实时路线指引、无人机在复杂空域的自主飞行,还是汽车自动驾驶对周围环境的厘米级感知,其精准与可靠性的核心基石之一,便是对多源传感器信号的精确采集与处理。在这一关键环节,模数转换器扮演着将现实世界模拟信号转化为数字系统可处理信息的“桥梁”角色。相较于传统的单通道ADC,多通道ADC技术正以其卓越的集成化与并行处理能力,在现代导航设备中展现出无可比拟的优势,成为实现高性能、高可靠性导航解决方案的关键推动力。
传统单通道ADC在应对单一信号源时表现稳定,然而现代导航系统是一个典型的多传感器融合系统。若采用多个单通道ADC方案,不仅会显著增加电路板的物理空间占用,更会引入元器件布局、布线复杂度激增、通道间延迟不一致、功耗上升以及系统可靠性因节点增多而潜在下降等一系列问题。
一、多通道ADC的核心优势:
1. 空间与成本的高效优化
这是最直观的优势。单颗多通道ADC芯片取代多颗单通道ADC及相关外围电路,大幅缩减了印刷电路板面积。这对于追求极致小型化的设备至关重要。元件数量的减少直接带来了物料成本的降低、生产装配复杂度的下降,并提升了整体生产良率。
2.功耗管理的显著改善
集成设计减少了信号在多个芯片间传输的路径和驱动需求,同时芯片内部优化的电源管理架构,使得多通道ADC在完成同等数量信号采集任务时,整体功耗通常低于多个分立单通道ADC方案之和。这对于依赖电池供电的便携式导航设备、物联网定位终端而言,意味着更长的续航时间。
3.设计简化与可靠性增强
工程师只需与一颗芯片进行接口和配置,极大地简化了硬件设计、PCB布局布线以及软件驱动开发的工作量。更少的连接点和焊点,也意味着系统潜在故障点的减少,从而提升了整个导航硬件子系统的长期运行可靠性与稳定性。
二、多通道ADC在导航设备领域的应用:
1.高精度惯性导航系统
在航空、航海、高端自动驾驶领域,多通道ADC是高精度IMU的理想搭档。它能够同时、低失真地采集所有惯性传感器的输出,确保快速运动或高动态环境下,姿态与位置解算所需数据的完整性与一致性,是实现稳定、连续自主导航的关键。
2.车载组合导航与自动驾驶
现代智能汽车集成了GNSS、IMU、轮速计等多重导航传感器。多通道ADC可高效整合这些来源各异的模拟信号,为域控制器提供实时、同步性良好的多源数据,是实现GNSS信号丢失时无缝惯性导航、以及复杂环境感知与决策的基础。
3.消费级与商业级无人机
在空间和功耗约束极为严苛的无人机,多通道ADC用于采集飞控IMU、指南针、空速传感器等关键数据。其小型化、低功耗特性直接助力飞行器实现更长的留空时间、更敏捷稳定的飞行控制以及更精准的自动返航与定点悬停功能。
4.便携式个人导航与可穿戴设备
在智能手机、户外手持GPS终端、运动手表等设备中,多通道ADC在有限空间内整合了多种定位与运动传感信号采集功能,支持从基础定位到运动轨迹记录、步数计数等丰富应用,提升了用户体验。
多通道ADC以其“集成化、高效率、高一致”的核心理念,持续为从消费电子到高端工业、从地面交通到航空航天等广阔领域的导航设备,提供着坚实而精准的数据采集基石,驱动着人类定位与感知能力的边界不断拓展。
武汉芯昌科技出品的XADC78H90是一款高速率、低功耗、8通道、12位ADC芯片,即模拟数字转换器。XADC78H90的工作电压VA范围2.5 V-3.5 V。XADC78H90的性能参数涵盖了100KSPS至500KSPS的较宽转换范围,而不仅仅只在一个特定采样率下有效。XADC78H90带有内部采样保持电路的逐次逼近寄存器架构,它可配置为在AIN1至AIN8输入端口接收多达八路输入信号,这些通道中每个通道的模拟输入范围为0至VA。
XADC78H90可pin-to-pin替代ADC78H90,并采用16引脚TSSOP封装,工作温度范围为-40℃至85°。使用创新的制造工艺,大幅提升了产品的性价比,目前主要客户分布在无人机、智能导航设备等领域。