多通道的模拟量电路测量方案

作者：Zhou, Jimmy

在精密测量应用领域，为了实现多通道数据测量，广泛地使用了MUX（多路复用器）芯片。在多通道的模拟量测量电路中，往往会采用MUX用于多个通道模拟量的切换，从而节省调理电路、参考电路和ADC成本，实现整体成本的最优化。

图1：典型的模拟采样应用电路

常用的MUX的通道数是2路、8路和16路，在一些特殊应用，需要更多路的采样通道，比如64通道。对于64通道的模拟信号采样，如果采用8通道的MUX，方案整体上的资源需求如表1。可以看出，如果采用传统的结构，考虑了ADC、参考芯片和运放调理电路，整个系统成本比较高。
表1：使用8通道MUX实现64通道模拟采样的系统资源

 

ADC 参考芯片 运放调理电路 MUX MCU与ADC通信接口 8 8 8 8 8 24

 

另外一个可行的方式，通过双重MUX复用方式，实现64通道的的采样信号，也是本文讨论和推荐的。如图2所示，模拟信号通过一级的MUX后，进入第二级MUX里面，其中一级MUX需要8个，二级MUX需要1个，最终ADC等线路只需要复用一路，即可以实现64通道的模拟采样。 对于MUX地址线，第一级MUX共用3个地址线，第二级MUX使用3个地址线，有效减少了数字端口和逻辑控制难度。

图2：模拟典型的模拟采样应用电路

使用双重MUX复用方式，整个系统的资源需求情况如表2。同样实现64通道模拟采样，相比传统方式，双重MUX复用方式，

表2：使用双重MUX方式实现64通道模拟采样的系统结构

 

ADC 参考芯片 运放调理电路 MUX MCU与ADC通信接口 MCU控制MUX I/O口 1 1 1 9 1 6

 

从性能上来讲，双重MUX方式由于经过了两级MUX，导通阻抗会加倍。但是，由于运放调理电路的输入阻抗远高于MUX路径上的阻抗，可以避免这个弱势。

编辑：hfy