Одна з найсерйозніших проблем, які доводиться вирішувати розробникам портативних пристроїв з автономним живленням, пов’язана з споживаним струмом.
З одного боку, пристрій повинен бути досить потужним і продуктивним (в ідеалі – не гірше свого аналога з мережевим живленням), з іншого – воно повинно бути дуже економічним і дбайливо витрачати заряд батарей. Тому при виборі комплектуючих для пристрою доводиться керуватися не тільки їх основними електричними характеристиками, але і другорядними, такими як діапазон живлячих напруг і споживаний струм (потужність). Світовий лідер дизайну та виробництва портативної вимірювальної техніки є “Тесто”. У компанії проблем майже немає. Представляє її в Україні – http://www.testo.kiev.ua/
Крім зниження енергоспоживання, для проектувальників сучасних пристроїв дуже важлива мініатюризація пристрої, в гонитві за якої часто доводиться відмовлятися від більш якісних зовнішніх компонентів на користь вбудованої в контролер периферії. І якщо для маловимогливих до точності завдань (наприклад, вимірювання зовнішнього освітлення для автоматичної корекції яскравості дисплея) такий варіант є хорошим рішенням, то для більш точних показань контрольно-вимірювального обладнання, медичних приладів, прецизійних датчиків вже доводиться вибирати: використовувати в пристрої дорожчий мікроконтролер з високоякісної аналогової периферією, при цьому потрапляючи в залежність від виробника даного контролера, або будь-який дешевий контролер з зовнішнім аналоговим пристроєм обробки сигналів. А з урахуванням того, що якісно розв’язати на одному кристалі цифрову і аналогову частину для запобігання високочутливих аналогових входів від шумів і наведень процесора вкрай складно, останній варіант в результаті часто виходить помітно дешевше і з кращими характеристиками. Тим більше, що більшість сучасних компонентів випускається в мініатюрних корпусах, які займають мінімальну корисну площу друкованої плати [1].
Основа будь-якої системи обробки аналогових сигналів – це аналого-цифровий перетворювач (АЦП), що перетворює вхідну напругу в цифровий вигляд для подальшої його обробки мікро контролером. Залежно від розрядності і швидкості оцифровки, для Мікропотужні пристроїв можна порекомендувати використовувати АЦП наступних типів:
Дельта-сигма-АЦП (ΔΣ ADC) – недорогі АЦП з найвищою роздільною здатністю, низьким і середнім швидкодією і малим енергоспоживанням. Це найкращий варіант для вимірювальних пристроїв з високою роздільною здатністю, тому що сучасні чіпи, як правило, крім власне АЦП, мають на кристалі вхідний буфер, попередній підсилювач з програмованим коефіцієнтом підсилення (PGA), прецизійний джерело опорного напруги, програмовані генератори струму для зовнішніх датчиків і вбудований термодатчик для автоматичного калібрування системи і / або компенсації холодного спаю – тобто все, що необхідно вимірювального модуля.
АЦП послідовних наближень (SAR ADC) – економічні АЦП середнього швидкодії, середнього і високого дозволу. Вони помітно дорожче дельта-сигма-АЦП з приблизно тими ж параметрами. Застосовуються в недорогих пристроях з невисокими вимогами до вирішення АЦП (більшість вбудованих в мікроконтролери АЦП – саме цього типу), а також в високоточних вимірювальних приладах, тому що позбавлені деяких недоліків дельта-сигма-АЦП, зокрема, мають менші інтегральну нелінійність і помилку посилення.