¿La demultiplexación por división de tiempo analógica necesita algún muestreo y retención adicional?

Resumen general rápido: en la multiplexación por división de tiempo analógica, después de combinar varias señales continuas en una sola línea, ¿generalmente necesita usar alguna forma de muestra y retención para reconstruir las señales continuas en el lado de salida del demux? ¿O mux IC's hace esto automáticamente?

Mi aplicación específica: estoy recolectando 256 señales de voltaje de pequeños cables incrustados en el tejido cerebral, eventualmente recogiéndolos en una tarjeta DAQ y haciendo un análisis en línea. El multiplexor (quizás ADG1606 en el lado mux y demux) está destinado a reducir la cantidad de cables en el paquete de cables largo y costoso que conecta los búferes de señal en el cabezal con el resto del hardware de amplificación y digitalización (consulte la figura - I Espero que el tamaño sea apropiado). De las respuestas que obtuve hasta ahora, dibujé lo que parece ser la idea general necesaria, y me pregunto acerca de las especificaciones y las limitaciones imprevistas.

Para el muestreo y retención, estoy considerando esta configuración , excepto que la tasa de caída (2mV/ms) y el tiempo de muestreo (3ms) parecen malos para mi aplicación. Maxim parece ofrecer paquetes SH económicos con mejores especificaciones (DS1843 DS), ¿recomendaría usarlos en lugar de hacer etapas SH a partir de amplificadores operacionales y conmutadores como se describe en el tutorial?

¿Tengo razón al imaginar que los circuitos SH independientes sincronizados con la temporización mux reconstruirán la señal premultiplexada independiente original (al menos las partes de baja frecuencia que me interesan, de 0,1 Hz a 9 kHz)? ¿O la conmutación SH introduce períodos de datos de salida corruptos?

¿Puedo omitir mi último paso de amplificación de 5000x (256 canales) amplificando 5000x las 8 líneas mux justo antes de la demux? Esto me ahorraría algo de espacio y dinero.

Y, ¿necesito filtrar la señal del cerebro ANTES de que llegue al mux? No he hecho esto en mi configuración actual (que no tiene mux), pero con mux creo que debo preocuparme por el alias.

Es posible que pueda darse cuenta de que soy nuevo en esto, por lo que las pistas que pueden parecerle obvias son muy apreciadas.

Diagrama de configuración de grabación aquí y abajo

ingrese la descripción de la imagen aquí

Esta pregunta es demasiado general para permitir dar una buena respuesta. En lugar de tener un intercambio de preguntas y respuestas de varias sesiones, ¿por qué no nos dice todos los detalles disponibles?| Saber qué origina y "lee" estas señales ayudará a responder. | Debe indicar el tiempo máximo aceptable entre la lectura de cada canal y la frecuencia máxima que debe transferirse de extremo a extremo. ¿Cuál es la amplitud de entrada y cuál es el nivel de salida amplificado? ¿Cuál es la longitud del cableado y cuál es el entorno general? |Re "para amplificación" - ¿por qué? ¿y que? ...
Para que la salida de un multiplexor analógico esté disponible cuando el canal no está "encendido", debe proporcionar una memoria analógica = muestra y retención. Esto puede ser razonablemente bajo costo y simple. por ejemplo, un búfer de amplificador operacional de ganancia unitaria que utiliza un amplificador operacional moderno de corriente de polarización de entrada baja requerirá un valor de capacitancia extremadamente pequeño según los estándares normales para "mantener" y la entrada de S&H lo suficientemente bien durante los períodos de inactividad a tasas de muestreo y relaciones multiplex típicas. Los calificadores de palabra" en la oración anterior son intencionales. Una vez que sepa lo que necesita hacer, puede traducir todo esto en especificaciones reales.
@RussellMcMahon Gracias por la orientación. No estaba seguro de cuántos detalles la gente querría leer aquí, así que tu pista fue útil.
Más mañana - corriendo ahora. Pero, ¿qué tipo de cerebro? Requisitos muy exigentes para la interfaz humana en estas condiciones, por lo que sospecho que esto es "algo más". | Re nivel de detalle: se aprecia la necesidad de obtener el nivel correcto. pero lo que ha proporcionado es absolutamente crucial para una buena solución. Considere también unirse a www.piclist.com Ambas comunidades tendrán valor en muchas preguntas. Su formato menor le permite deambular por aspectos más periféricos más fácilmente. [Estoy en ambos lugares al igual que otras personas aquí].

Respuestas (2)

Si va a continuar usando amplificadores 256, ADC, etc., necesitará una muestra y retención que se active cada vez que active el canal mux. Una cosa a la que tendrá que prestar atención es la tasa de caída del SH.

Alternativamente, ahora podría salirse con la suya con un solo amplificador, ADC, etc. para cada grupo de 4 o 16 canales. Sabría qué canal se estaba muestreando porque está conduciendo el mux para seleccionar el canal adecuado. Esto reduciría en gran medida la complejidad del sistema si puede hacerlo.

Tenga en cuenta que para cualquiera de estas configuraciones, ahora tendrá que enviar varias señales a su mux para seleccionar el canal adecuado. Esto significa que necesitará algún dispositivo para manejar la secuenciación, y este dispositivo también podría usarse para manejar la activación del amplificador SH o el ADC por bloque.

Un millón de gracias por ayudarme a empezar. Reformulé la pregunta y agregué una figura para ver si podía obtener más información sobre algunas cosas específicas antes de marcar la pregunta como respondida. ¡Votaré tan pronto como el sitio me lo permita! Me gusta la idea de reducir la cantidad de amperios y ADC manteniendo la señal multiplexada. Excepto que también necesito un filtro de paso de banda (me imagino que solo se puede hacer cuando las señales se dividen en canales independientes). Sin embargo, creo que puedo usar esta idea para ahorrar un paso de amplificador.

Algunos comentarios:

  • Realmente quieres hacer tu amplificación antes de pasar por los MUXes. Cada mux introducirá cierta resistencia en serie, además de causar pequeños picos cuando cambie (consulte la hoja de datos, se describe como "Inyección de carga"). Además, el mux tiene algo de distorsión, así como no linealidades.
    Básicamente, desea una señal lo más grande posible para reducir la contribución de los multiplexores.

  • ¿Por qué estás demuxing en absoluto? La mayoría de los sistemas NI DAQ tienen su frecuencia de muestreo descrita como "Agregada", lo que significa que internamente tienen un ADC de un solo canal y un montón de muxes. Como tal, el DAQ cambia el ADC entre canales muy rápidamente, para muestrear múltiples canales.
    Si tiene un sistema de adquisición de datos en el que la frecuencia de muestreo disminuye a medida que usa más canales, probablemente ya esté multiplexado internamente.
    La única ventaja que veo en la demultiplexación antes de ingresar al DAQ es que te permite colocar los filtros allí, en lugar del preamplificador.
    Por otro lado, un filtro simple de 3 o 6 dB por octava es muy compacto, por lo que debería ser bastante sencillo colocarlo al final del preamplificador.

Si tiene cables largos (y los tiene), realmente debería considerar usar señalización diferencial. Con los niveles de señal con los que está trabajando, tendrá problemas de captación de EM si utiliza señalización de un solo extremo, especialmente si no amplifica las señales antes de enviarlas a través del cable.

Además, es imprescindible proteger el cable de 3 m.

Re: amplificación y filtrado antes de MUX, soy reacio a agregar incluso las R y C necesarias en la PCB del preamplificador. El cerebro que estoy grabando es un cerebro dentro de una rata corriendo en un laberinto, por lo que todo es lo más pequeño y liviano posible. Pero si estos pasos son necesarios para que las cosas funcionen, dedicaré algo de tiempo a tratar de incluirlos en el diseño.
Re: Permitir que la tarjeta NIDaq se demuxe para mí, es una idea realmente interesante. Sin embargo, no creo que me quede con las tarjetas NIDaq para siempre, así que me preocupa que diseñar el resto de mi front-end en torno a las especificaciones de esas tarjetas me deje con algo imposible de transportar. También está el problema de obtener la secuencia de puerta correcta de las tarjetas NIDaq: creo que los usuarios pueden obtener la señal del reloj maestro, pero no he visto una forma de obtener las 5 líneas de dirección MUX. ¿Conoces a alguien que haya hecho este truco? Les preguntaré en sus foros ahora, gracias por la idea.
@ImAlsoGreg: permitir que la tarjeta DAQ haga su demuxing no hará que el sistema no sea portátil. Muchos (diría que la mayoría) de los sistemas DAQ multicanal utilizan un único ADC conmutado y rápido para muestrear varios canales secuencialmente. De todos modos, en realidad, cualquier DAQ que tenga un solo canal ADC que pueda tomar datos a su frecuencia de muestreo * número de canales funcionará. No es específico de NI en absoluto .
¿La demultiplexación por división de tiempo analógica necesita algún muestreo y retención adicional?
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