基于混沌電路設計陣列觸覺傳感器的采集系統

摘要：基于混純帳映射和開關電容（SC）技術設計A/D轉換器。該轉換器具有非線性放大、便于實現集成、成本低及工作可靠等優點。實驗結果谫，用該A/D轉換器設計的模擬式陣列觸覺傳感器信號采集系統是可行的。

    關鍵詞：陣列傳感器 混沌電路 開關電容 A/D轉換 信號采集

引言

隨著機器人技術和復雜檢測系統的出現，人們對觸覺傳感器提出了更高的要求。隨著觸覺陣列規模的擴大，希望A/D轉換速度加快，而原先在小規模陣列觸覺傳感器系統中采用的共用A/D轉換器的方法，已不能滿足大規模陣列觸覺傳感器信號采集實時性的要求。因此，要想實現高速、高分辨率并且對小信號敏感的大規模陣列觸覺傳感器信號采集系統，關鍵部件就是A/D轉換器。

    本文利用混沌帳篷映射方法和開關電容（SC）技術，設計了一種新型A/D轉換器。該A/D轉換器的電路具有調理放大、誤差補償和A/D轉換功能一體化的優點，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多路觸覺傳感器輸出信號的并行采樣和A/D轉換。

1 陣列觸覺傳感器信號采集系統的組成

模擬式陣列觸覺傳感器信號采集系統的原理電路見圖1。該系統由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n個A/D轉換器，把模擬信號轉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制碼的轉換，接著在時序邏輯的控制下，讀取下一行的n列信號并進行A/D轉換。計算機在獲得1幀m×n觸覺傳感器信號后，就可以進行信號處理了。圖1中除A/D轉換器需要特殊設計外，其余各電路都有現有的產品，沒有特殊要求。

2 混沌開關電容A/D轉換器的設計

2.1 混沌開關電容A/D轉換的原理

利用開關電容技術進行誤差補償的基本原理是電荷的再分配。電容失配誤差利用開關轉換儲存起來，結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，其映射關系為：

這一映射可以看到由兩步組成：先將區間[0,1]伸長2倍，然后再壓縮成原區間[0,1]。如此反復迭代操作，最終導致相鄰點的指數分離，從而進入混沌狀態。這種映

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