1术语和定义
| ADC | 模拟到数字转换器 |
| PPM | 每分钟脉冲 |
| SPS | 每秒样本 |
| PD. | 峰值检波器 |
| PGA. | 可编程增益放大器 |
| FSM. | 有限状态机 |
2参考文献
有关文件及软件，请浏览:
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作者：anas ajaj
这篇文章最初发表于嵌入式计算设计。
3介绍
频率监测电路在几种品种中得到解决。由于其定期和常规信号的简单设计，“零交叉检测器”被认为是最常见的方法之一。但是，如果信号是非周期性的或不规则的（在脉冲之间包含非瞬时零周期），则不能使用零交叉。在这种情况下，峰值频率监视器是期望的替代方案。
峰峰值方法与现实世界模拟信号一起使用，通常来自模拟传感器。以下说明中描述的设计使用对话框SLG46620V [5] GreenPak来计算从0.5 Hz到200 Hz的信号的低端频率，并且其波形宽度在100 -1000毫秒之间。通过对本申请的根本理解，可以设计其他模拟宽度和周期的峰值峰值测量。
GreenPak SLG46620 IC包括峰顶设计的所有部分。因此，IC负责接收模拟信号样本并在内部缓冲器中存储识别的峰值。GreenPak还负责将两个峰之间的测量时间周期与内部阈值进行比较，以在超过这些阈值时给出信号。
该设计由一个模拟信号输入和4个输出组成：
- PD:当检测到峰值时发出脉冲。
- 高ppm：如果信号频率超过上限阈值，则提供高。
- 低ppm：如果信号频率超过较低的阈值，则提供高。
- 正常:如果频率在两个阈值内，则给出高值。
SLG46620V的模数转换器macrocell适用于峰值信号检测。SLG46620V类似于GreenPAK的其他产品，当需要低功耗、低成本、小的器件亚博电竞菠菜，可以替代离散ic和无源器件系统时，SLG46620V是一个合适的选择。这种独特的混合使SLG46620成为便携式、成本敏感的消费产品的理想候选人。亚博电竞菠菜
在此应用中，通用电路是通过期望来解释的，以便将其增强以适应特定的现实世界应用程序。设计结果利用GreenPak设计者信号发生器来测试各种信号并显示相应的输出。信号在较高且较低的频率下产生，而不是存储在IC中的值，并且显示对每个外壳的相应输出以确认对读取器的正确操作。
4设计概述
检测过程使用ADC块对模拟信号进行采样，然后将其存储在内部缓冲区中。然后接收和与存储的样本进行比较的模拟信号的新样本。
如果新样本的值大于当前存储的值，则模拟电压正在增加。新的样本存储在缓冲区中，并进行比较并比较信号的下一个样本。但是，如果接收的样本等于缓冲区中的存储样本，则信号是恒定的。此时它达到了短常数值，但未达到峰值，或者已经达到峰值，因此峰值状态仅考虑在信号开始下降时。
如果下一个样本比存储在ADC缓冲区中的前一个样本小，则记录一个峰值状态。这个过程在另一个循环中重复，以找到下一个峰值。
为了计算频率，我们计算两个连续峰值之间的时间，并将这个时间与预先存储在IC内部寄存器中的某个阈值进行比较，如果这个时间大于较高的阈值，则频率小于允许的限制。如果该时间小于下限阈值，则频率大于允许的阈值。
由于该设计适用于相对低频信号，因此通常在每分钟的脉冲中计算，从而在此上下文中缩写到PPM。阈值标记为高ppm和低ppm。
为了确保所有记录的峰值都是需要的，每个峰值都将与预先存储的电压阈值进行比较，因此只有当一个峰值的幅值大于所选择的阈值时，才考虑该峰值，而忽略短幅值信号。图1显示了工作流程。
5 GreenPAK设计
该设计由两部分组成:峰值检测电路和频率监控电路，其中包括定时器和阈值比较器。图2显示了设计的框图。
5.1峰值探测器
IC通过PIN8接收外部信号，其被配置为作为模拟输入/输出操作。然后，信号通过可编程增益放大器或PGA，该增益放大器或PGA设置增益。ADC的操作模式是单端的，设置X1增益。然后，信号进入ADC块。
在本设计中，输入信号的频率较低，因此采样率通过将时钟周期除以16来降低。采样率相当于97,6563 sps以减少误差值和峰值。
采样率= PWM & ADC时钟/ 256 = 25k / 16 / 256
为了表示峰值，必须给出信号以指示模拟输入是否上升或下降。为此，必须比较来自ADC输出的两个连续值。SLG46620V SPI块配置为作为ADC缓冲区运行。
根据数据表中的ADC属性，PAR数据可以在激活ADC INT输出之前使用多个时钟周期。利用此属性，ADC int输出通过DLY5连接到SPI块的SCLK输入，该DLY5被配置为作为上升沿延迟操作。因此，使用ADC INT输出信号的上升沿的新ADC值和旧ADC值和旧ADC值之间进行比较。延迟后，DLY5输出触发SPI将新值存储在缓冲区中。在图3中阐明了工作时序图。
ADC值通过DCMP0与缓冲值进行比较，其中IN+输入从ADC[7:0]获取其值，IN-输入从SPI[7:0]获取其值。EQ和OUT+输出分别连接到DFF8和DFF9。
如果ADC值大于SPI值，则OUT + = 1和EQ = 0。
如果ADC值小于SPI值，则OUT+ = 0, EQ = 0。
如果ADC值等于SPI值，则OUT + = 0，并且EQ = 1。
EQ和OUT +输出包含ADC INT输出信号的上升沿。为确保在每个比较中记录不均等状态时，SPI将通过DLY5输出触发。因此，比较仅在两个连续的值之间，如图3所示。
通过监视系统操作期间EQ和OUT +输出的状态，引入间歇性脉冲，如果留下未分立，则会导致故障。为了防止这种情况并保持稳定的信号CNT3，CNT7，CNT8作为延迟进行去抖动的延迟进行操作。因此可以防止尖峰对输出状态的影响。
3位LUT8作为SR锁存器操作，其中来自OUT +输出的信号表示设置，表示信号升高。重置来自3位LUT9，这意味着信号落下。
3L9被配置为如果OUT + = 0，EQ = 0和ACMP1输出高，则提供高信号。
由于系统的目的是检测振幅的最高值，因此优先考虑上升状态。
当信号在上升状态后开始下降时，3L8输出由高变低，通过P DLY1检测下降沿。P DLY1输出表示检测到峰值(PD)。PD信号通过DLY9以增加脉冲宽度的方式传递到Pin10，以适应任何外部设备的灵敏度。它也用于重置计数器。
ACMP1用于将PGA输出与固定阈值进行比较，在本设计中选择为200 MV。因此，如果其幅度小于边际值，则峰值将被忽略。
5.2峰间峰频监控设计
构建了峰值检测器设计，我们将使用从上述设计中出来的PD信号来构建频率监视器。
FSM1用作计数器，用于计算两个峰之间的时间。由于预期信号是低频的，因此已选择FMS1的时钟源作为LF OSC，除以16.因此，测量时间可以在19毫秒和2.35秒之间，步骤〜10 ms。通过使用低频振荡器，有源电流消耗最小化。
DCMP1和DCMP2将FSM1值与上下频率阈值进行比较。DCMP1将FSM1值与（1：1）寄存器值进行比较，在此设计中设置为500 ms，表示较低的阈值。DCMP2将FSM1值与寄存器2值进行比较，在此设计中设置为897 ms。
比较值与PD信号的上升沿一起存储在DFF10和DFF11中。Q输出极性已被配置为DFF11待反转。
FSM1数据
FSM1数据> register2值---> DCMP2 OUT + =高---> DFF11 OUT =高--->低PPM
Register0 < FSM1 data < Register2——> 3L10 out = HIGH——> Normal
FSM1通过PD信号的下降沿通过3L11逆变器重置。如果期限超过2.35秒的FSM1工作范围，则FSM1输出为3L10和2L6提供高信号，以关闭所有输出。这种情况表明测量期大于预期。该功能可用于指示输入中没有脉冲或特定应用的危险的低时段。可以改变FSM的时钟源以适应旨在实现的应用程序。
6结果
GreenPak Designer程序中包含的信号向导已用于检查设计并确保其按预期工作。
Signal Wizard对于设计检查非常方便，在这里可以生成不同形状的信号，而不需要使用外部信号发生器。信号的频率和幅度易于控制。还可以生成自定义信号。
产生了几个信号。显示PD信号，如下图所示。
使用短的不希望的峰值生成自定义信号。
不同时期已应用于输入。相应的输出状态如表1所示。
输入峰值峰值 |
PIN18输出 （高ppm） |
PIN19输出 （普通的） |
PIN20输出 (低PPM) |
输入峰值峰值 |
|---|---|---|---|---|
400毫秒 |
高的 |
低的 |
低的 |
400毫秒 |
1000毫秒 |
低的 |
低的 |
高的 |
1000毫秒 |
800毫秒 |
低的 |
高的 |
低的 |
800毫秒 |
没有信号 |
低的 |
低的 |
低的 |
没有信号 |
7结论
本应用笔记概述了如何使用GreenPak构建峰值检测电路，该峰值检测电路包括基于输入信号的峰值时间计算的频率监视电路。
GreenPak IC已经证明了一种高效率，可以低成本和小区域IC解决方案集成多个功能，使其特别适用于便携式和可穿戴设备。