一.项目介绍  

1.项目介绍和设计思路：

2.设计方向的市场介绍： 

信号采集是指根据采集和输入的各种类型信号，然后转换为数字信号，以便进行处理、分析和控制。各种传感器、仪器、设备或其他外部源都可以作为信号源。

信号采集模块在各种行业中都有很重要的应用，比如现在很流行的工业4.0，仪器仪表自动化、环境监测、智能家居等领域，可以很笼统的说，只要有传感器存在的地方，就是有信号采集模块的需求。

二.方案框图和Scheme-it工具介绍：  

方案的框图如下：

主控是RP2040，结合ADC：AD7920，还有一个有源的带通滤波器，同时根据实际情况，带通滤波器除了需要USB的+5V外，还需要一个2.5V的电压，所以再加上一颗AD584电压源，框图中也可以看出，信号源来自于一颗数字麦克风。

这是框图的链接：Signal-Detect

接下来简单介绍一下DigiKey新推出的在线电路图编辑界面：Scheme-it

首先Scheme-it可以实现3大功能：线路，框图，流程图，这三种图都是线路设计时很重要的部分，线路部分能理解，其实框图和流程图对系统开发同样重要，只是一般会在出线路之前就画好，所以一般人会很少注意。

当使用其中的框图功能时，在左边功能区会有System block部分的symbol供选择使用，如果没有适合的，也可以自己创建

下面是我使用其中的一个电压基准源时选取symbol的截图

如果已经使用过了，下次再打开时，可以在打开按钮中查看自己创建文件的历史

另外画框图时，除了symbol，连接线的设置可以在点击线条后，右边进行属性设置

三.器件厂商介绍

在这个框图功能中，使用了如下的器件:

• RP2040
• ADI的AD8542
• ADI的AD584
• ADI的AD7920

下面对这些器件进行简单的介绍：

1. 主控使用RP2040，是由Raspberry Pi开发SOC。这是一颗双核ARM Cortex-M0+处理器，最高频率133 MHz，内置264KB的片上RAM，可支持最大16MB的片外闪存。

RP2040有USB 1.1、UART、SPI和I2C接口。同时还有多根GPIO，可配置为数字和模拟输入/输出。

RP2040一般用在Raspberry Pi Pico开发板中，目前正在市场推广阶段。

2. ADC是AD7920，AD7920是12位高速、低功耗、逐次逼近型ADC，采用2.35 V至5.25 V单电源供电，最高吞吐量达250 kSPS。内置一个低噪声、宽带宽采样/保持放大器，可处理6 MHz以上的输入频率。转换过程和数据采集过程通过CS和串行时钟进行控制。输入信号在CS的下降沿进行采样，而转换同时在此处启动。该器件无流水线延迟。AD7920可在高吞吐量的情况下实现极低的功耗。其中，器件的基准电压从V _DD获得，从而为ADC提供了最宽的动态输入范围，因此，其模拟输入范围为0至V _DD.。转换速率取决于SCLK。

3. 框图中的AD8542结合阻容设计，作为一个有源带通滤波器，其中AD8542是双路轨到轨输入与输出、单电源放大器，具有极低的电源电流和1 MHz带宽。可采用2.7 V单电源和5 V电源工作。可提供1 MHz带宽，功耗仅45 μA, 非常适合电池供电应用

AD8542具有极低的输入偏置电流，可用于积分器、光电二极管放大器、压电传感器以及其它具有较高源阻抗的应用。

因为AD8542轨到轨输入与输出的特性，可以在较低电源电压时保持高增益，因而能够用于有源滤波器和增益级。

AD8542的额定温度范围为-40℃至+125℃扩展工业温度范围。提供8引脚SOIC、8引脚MSOP和8引脚TSSOP表面贴装三种封装。

4. AD584在这个线路中作为电压转换使用，实际上是大材小用，AD584是一款8引脚精密基准电压源，提供引脚可编程的四种常用输出电压选择：10.000 V、7.500 V、5.000 V和2.500 V。高于、低于或介于四种标准输出之间的其它输出电压，可以通过增加外部电阻来获得。输入电压可在4.5 V和30 V之间变化。

该器件因为采用激光晶圆调整(LWT)技术来调整引脚可编程的输出电平和温度系数，从而获得较为灵活的单芯片、高精度基准电压源。

除可编程输出电压外，AD584提供一个独特的选通引脚，可以通过它开启或关闭器件。该器件用作电源基准电压源时，利用单个低功耗信号可以关闭电源。在关闭状态，该器件耗用的电流降至约100 µA。在开启状态，总电源电流典型值为750 µA，其中包括输出缓冲放大器。

AD584推荐用作需要外部精密基准电压源的8位、10位或12位数模转换器(DAC)的基准电压源。另外，该器件也非常适合最高14位精度的模数转换器(ADC)，无论是逐次逼近型还是集成式ADC，而且其性能通常优于标准独立式基准电压源。

AD584J和AD584K的额定工作温度范围为0°C至+70°C，AD584S和AD584T则为-55℃至+125°C。这些等级产品均采用密封8引脚TO-99金属帽壳封装；AD584J和AD584K还提供8引脚PDIP封装。

四.本大赛的心得体会

这次Digi-Key的Scheme-it和电子森林合作，是对电子行业线路图在线编辑的一次推进，正是因为国内已经有了LCEDA，现在DigiKey也有类似的功能，说明在线线路编辑后续有发展前途。

另外，关于电子设计过程中，框图的重要性，苏老师的视频中已经说明了很清楚，我这边结合我的实际工作情况，对Block Diagram做一下总结：

线路图中的block diagram（方框图）用于展示一个电子系统的整体架构和组成部分之间的关系。它通过将复杂的系统拆分为可理解的模块，以及模块之间的连接和信号流向，使得系统设计过程更加清晰和可管理。

Block diagram的使用有以下几个重要的用途和必要性：

1. 概述系统架构：block diagram提供了对系统整体架构的高层次概述，使人们能够快速了解系统的主要组成部分和它们之间的关系。这有助于系统设计者、工程师和其他相关人员在初期阶段获得对系统的整体认识。

2. 细化系统功能模块：block diagram可以将系统细分为各个功能模块或子系统，每个模块负责特定的功能或任务。这有助于系统的模块化设计，使得不同的人员或团队可以同时开展工作，从而提高开发效率。

3. 显示模块之间的连接关系：block diagram显示了模块之间的连接方式和信号流向，使工程师能够准确理解不同模块之间的通信和数据传输。这对于系统集成和调试非常重要，有助于解决潜在的连接或通信问题。

4. 传达设计意图和沟通：block diagram是一种有效的沟通工具，可以将设计意图传达给其他团队成员、制造商、供应商或客户。通过清晰地展示系统的功能和组成部分，可以使得不同的利益相关方能够理解和参与设计和开发过程。

综上所述，block diagram在电子系统设计中起到了概述系统架构、细化功能模块、显示连接关系和传达设计意图的重要作用，有助于设计师和工程师更好地理解和开发电子系统。