基于混沌電路設(shè)計陣列觸覺傳感器的采集系統(tǒng)
摘要：基于混純帳映射和開關(guān)電容（SC）技術(shù)設(shè)計A/D轉(zhuǎn)換器。該轉(zhuǎn)換器具有非線性放大、便于實現(xiàn)集成、成本低及工作可靠等優(yōu)點。實驗結(jié)果谫，用該A/D轉(zhuǎn)換器設(shè)計的模擬式陣列觸覺傳感器信號采集系統(tǒng)是可行的。關(guān)鍵詞：陣列傳感器 混沌電路 開關(guān)電容 A/D轉(zhuǎn)換 信號采集
引言
隨著機器人技術(shù)和復(fù)雜檢測系統(tǒng)的出現(xiàn)，人們對觸覺傳感器提出了更高的要求。隨著觸覺陣列規(guī)模的擴(kuò)大，希望A/D轉(zhuǎn)換速度加快，而原先在小規(guī)模陣列觸覺傳感器系統(tǒng)中采用的共用A/D轉(zhuǎn)換器的方法，已不能滿足大規(guī)模陣列觸覺傳感器信號采集實時性的要求。因此，要想實現(xiàn)高速、高分辨率并且對小信號敏感的大規(guī)模陣列觸覺傳感器信號采集系統(tǒng)，關(guān)鍵部件就是A/D轉(zhuǎn)換器。
本文利用混沌帳篷映射方法和開關(guān)電容（SC）技術(shù)，設(shè)計了一種新型A/D轉(zhuǎn)換器。該A/D轉(zhuǎn)換器的電路具有調(diào)理放大、誤差補償和A/D轉(zhuǎn)換功能一體化的優(yōu)點，并且電路簡單、便于集成、功耗小；能以很高的性能價格比實現(xiàn)多路觸覺傳感器輸出信號的并行采樣和A/D轉(zhuǎn)換。
1 陣列觸覺傳感器信號采集系統(tǒng)的組成
模擬式陣列觸覺傳感器信號采集系統(tǒng)的原理電路見圖1。該系統(tǒng)由m×n陣列傳感器、列讀取電路、行掃描電路、n個ADC電路、時序控制電路和計算機等組成。在時序控制電路的控制下，行掃描電路對m行陣列觸覺傳感器發(fā)送周期性激勵信號；而列讀取電路則周期性地并行讀入n列輸出信號。讀n個信號經(jīng)n個A/D轉(zhuǎn)換器，把模擬信號轉(zhuǎn)換成格雷碼序列直接送到計算機；計算機完成格雷碼向二進(jìn)制碼的轉(zhuǎn)換，接著在時序邏輯的控制下，讀取下一行的n列信號并進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。計算機在獲得1幀m×n觸覺傳感器信號后，就可以進(jìn)行信號處理了。圖1中除A/D轉(zhuǎn)換器需要特殊設(shè)計外，其余各電路都有現(xiàn)有的產(chǎn)品，沒有特殊要求。
2 混沌開關(guān)電容A/D轉(zhuǎn)換器的設(shè)計
2.1 混沌開關(guān)電容A/D轉(zhuǎn)換的原理
利用開關(guān)電容技術(shù)進(jìn)行誤差補償?shù)幕驹硎请姾傻脑俜峙�。電容失配誤差利用開關(guān)轉(zhuǎn)換儲存起來，結(jié)果由電容上電荷的再分配而得到補償。混沌帳篷映射是一種離散非線性系統(tǒng)，其映射關(guān)系為：
這一映射可以看到由兩步組成：先將區(qū)間[0,1]伸長2倍，然后再壓縮成原區(qū)間[0,1]。如此反復(fù)迭代操作，最終導(dǎo)致相鄰點的指數(shù)分離，從而進(jìn)入混沌狀態(tài)。這種映
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