Danes se zdi, da je “prenosna prihodnost” tik pred vrati. Naprave, ki so bile včasih velike in okorne, so postale lahke in prenosne. To sem na lastni koži videl pri osebni elektroniki: mobilni telefoni so bili nekoč težki in počasni, zdaj pa so tanki, hitri in imajo vedno daljšo življenjsko dobo baterije.
Temu trendu sem bil priča tudi na področju osebne zdravstvene oskrbe. Zdaj je mogoče preverjati življenjske funkcije, ne da bi bilo treba iti k zdravniku, deloma zaradi vedno manjših rešitev in majhne moči naprav, kot so prenosni merilniki glukoze v krvi. Pri monitorjih glukoze v krvi se pojavlja vse večji trend manjše porabe z daljšo življenjsko dobo baterije, ki uporabnikom omogoča, da imajo odzivno napravo za merjenje vitalnih funkcij telesa.
Merilniki glukoze v krvi so naprave, ki imajo izjemno nizko porabo energije in skušajo doseči čim nižji mirujoči tok (Iq), saj morajo z isto baterijo, ki je običajno lahka 3V gumbna celica, izmeriti vsaj 1.000 testov. Doseganje življenjske dobe baterije, ki lahko opravi 1.000 testov, je postalo problem, ko so merilniki glukoze v krvi začeli postajati vse bolj povezani z Bluetooth® in drugimi brezžičnimi povezavami (kot je prikazano na sliki 1). Povečanje brezžične povezljivosti namreč povečuje porabo energije in zmanjšuje življenjsko dobo baterije ter povečuje potrebo po več gumbnih baterijah (220 mAh) ali celo baterijah AAA (1.000 mAh), katerih velikost in teža se povečata.
Odklepanje večje natančnosti
Ker se napetost sistema zmanjšuje, lahko postane vzdrževanje visoke natančnosti izziv, zato je pomembno zagotoviti, da natančnost sistema ostane visoka; eden od načinov za povečanje natančnosti je zunanja referenčna napetost. Zunanja napetostna referenca je pogosto praktična, ker obstaja več tehnik – kot je prevzorčenje analogno-digitalnega pretvornika (ADC) – ki povečajo zahteve glede referenčne napetosti precej nad to, kar lahko doseže tipična notranja napetostna referenca. Povečane zahteve za referenčno napetost so lahko kombinacija izboljšane začetne natančnosti, nižjega temperaturnega koeficienta, nižjega šuma ali celo drugačnega nivoja referenčne napetosti. Te zahteve je običajno težko doseči v aplikacijah z manjšo porabo energije, vendar ima napetostna referenca REF35 najboljše specifikacije v svojem razredu na področju nizke porabe energije. Ima visoko natančnost (0,05 %), nizek temperaturni koeficient (12 ppm/C) in najnižji šum 3,3 ppm pk-pk za referenco z manj kot µA.
Referenčna napetost z nizko vrednostjo mirovnega toka Iq
REF35 je ena od preciznih napetostnih referenc z najnižjo porabo energije na svetu. Največja prednost družine REF35 je tipična potreba po nizkem napajalnem toku 650 nA ter zmožnost, da med aktivnim delovanjem lahko generira ali porabi do 10 mA in 5 mA toka za ADC ali digitalno-analogni pretvornik (DAC). To omogoča, da ima REF35 med vzorčenjem zelo majhen vpliv na celotno moč sistema, kot je prikazano na sliki 2.
Družina REF35 ponuja tudi širok razpon napetosti med 1,024 V in 5 V, kar koristi aplikacijam, ki uporabljajo gumbne baterije. Te izhodne napetosti vam omogočajo prilagodljivost, da kar najbolje izkoristite svoj ADC z izbiro ustrezne referenčne napetosti, da izkoristite signal polnega obsega. Višje izhodne napetosti vam omogočajo tudi fleksibilnost pri napajanju ADC z izjemno nizko porabo, kot je ADS7042 [1], ki se zanašajo na uporabo AVDD kot referenčne napetosti.
Nizek mirovni tok Iq je mogoč na več načinov
TI-jeva široka paleta referenčnih napetosti z nizko porabo energije poleg družine REF35 vključuje več možnosti. Obstaja več načinov za varčevanje z energijo. Eden od teh načinov pri REF3425 [2] je uporaba funkcije omogočanja omejitve porabe energije, ko je čip aktiven. To je funkcija TI-jevega čipa REF3425, ki je zelo natančna napetostna referenca, ki lahko doseže 2,5 µA Iq v načinu izklopa. Prav tako je mogoče uporabiti stikalo za izklop delov sistema, da se zmanjša Iq, kar lahko še dodatno zmanjša mirovni tok monitorja glukoze v krvi. Slika 3 prikazuje porabo energije več priljubljenih napetostnih referenc z nizko porabo energije.
2,90 mm x 1,5 mm SOT23-3 napetostna referenca
REF35 je priljubljen tudi pri monitorjih z majhno porabo energije za neprekinjeno vzorčenje, kot so analizatorji plinov, osebni detektorji sevanja in detektorji dima. Te aplikacije z nizko porabo energije neprekinjeno vzorčijo vsako minuto (do več sto vzorcev), pri tem pa ohranjajo majhno baterijo in obliko. Zaradi težkih temperaturnih razmer v detektorjih sevanja ima na primer REF35 majhen temperaturni odmik 12 ppm/°C od -40°C do 105°C, kar zagotavlja natančno referenco pri različnih temperaturah. Poleg tega je REF35 na voljo v majhnem ohišju DBV velikosti 2,90 × 1,5 mm, kot je prikazano na sliki 4. To majhno ohišje vam omogoča tudi fleksibilnost pri dodajanju pasivnih elementov za dodatno filtriranje šumov in je še vedno manjše od tipičnega ohišja SOT23-3.
Ne silite se v izbiro med nizko močjo sistema in visoko natančnostjo sistema, saj je mogoče natančnost ADC in DAC povečati z dodajanjem referenčne napetosti z nizko porabo, kot je REF35. Ne glede na to, za katero aplikacijo načrtujete, TI ponuja širok nabor napetostnih referenc, ki vam lahko pomagajo sprostiti večjo natančnost vašega sistema.
Povzeto po:
https://bit.ly/3V80nrQ
Viri:
http://www.ti.com/product/ADS7042
http://www.ti.com/product/REF3425
