來源：《國外電子元器件》

     摘要：智能儀表系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計主要包括測量精度、系統(tǒng)功耗和系統(tǒng)干擾能力等三個方面，文中比較詳細地闡述了提高儀表測量精度、降低儀表系統(tǒng)功耗和提高儀表系統(tǒng)的抗干擾能力等方面的各種優(yōu)化設(shè)計方法。

     關(guān)鍵詞：智能儀表

     系統(tǒng) 優(yōu)化設(shè)計

     隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，智能化儀表系統(tǒng)已被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。而如何設(shè)計一種高精度、低功耗、高可靠的智能化儀表系統(tǒng)則是設(shè)計得最關(guān)心的問題。本文主要討論對智能儀表系統(tǒng)進行優(yōu)化設(shè)計的各種方法。

     設(shè)計一個優(yōu)化的智能儀表系統(tǒng)通常需要考慮以下三個方面的設(shè)計：

     （1）提高儀表精度

     （2）降低儀表系統(tǒng)功耗

     （3）提高儀表系統(tǒng)的抗干擾能力

     1 測量精度的提高

     在智能儀表設(shè)計時，為了提高儀表的測量精度，一般除了選擇性能好、精度高的元器件外，同時也可以利用微處理器對測量數(shù)據(jù)進行加工與處理，以減少測量過程中產(chǎn)生的隨機誤差和系統(tǒng)誤差。

     1.1 隨機誤差處理方法

     隨機誤差在多次重復(fù)測量時，一般都服從統(tǒng)計規(guī)律。而時間平衡和總體平均是基本的統(tǒng)計方法。根據(jù)時間平均和總體平均法，當(dāng)測量時間t→∞或測量次數(shù)n→∞時，其隨機誤差之和趨于零。測量結(jié)果將不受隨機誤差的影響。這在具體實現(xiàn)時可要用硬件rc濾波或軟件編程（數(shù)字濾波）的方法來實現(xiàn)。

     1.2 系統(tǒng)誤差的處理方式

     在處理系統(tǒng)誤差時，常用的方法有：

     （1）非線性特性的校正

     線性化的關(guān)鍵是找出校正函數(shù)，但有時校正函數(shù)很難求得，因此通常選用擬合校正函數(shù)。而擬合校正函數(shù)可采用連續(xù)和分段擬合兩種方法來實現(xiàn)。

     （2）偏差和增益誤差的自動標準

     自動校準的基本思想是儀器在開機后或每隔一定時間后自動測量基準參數(shù)。（如數(shù)字電壓表中的基準電壓或地電位等），然后計算誤差模型，以獲得并存儲誤差因子。這樣，就可以在正式測量時，根據(jù)測量結(jié)果和誤差因子計算校準方程，從而消除誤差。

     （3）采用歸一化技術(shù)

     利用歸一化技術(shù)來提高測量精度，消除系統(tǒng)誤差。

     （4）最佳測量方法的自動選擇

     由于微處理器能夠根據(jù)參數(shù)的狀態(tài)，自動地或在人工干預(yù)下選擇一種最佳測試方法，因此，可以使用微處理器來進行設(shè)計，以便使得測量系統(tǒng)在各種條件下都能獲得較高的測量精度。

     2 系統(tǒng)的低功耗設(shè)計

     2.1 系統(tǒng)的低功耗設(shè)計方法

     系統(tǒng)的低功耗設(shè)計是系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計的一個重要方面，在低功耗設(shè)計時，應(yīng)重點考慮以下幾個方面：

     首先，可選用cmos集成電路，這是由于cmos電路具有功耗低、抗干擾能力強、工作溫度范圍寬度等特點；

     其次，系統(tǒng)功耗和系統(tǒng)供電電壓存在著一定的關(guān)系。一般來說，供電電壓越高，系統(tǒng)功耗越大。因此，低功耗單片微機系統(tǒng)應(yīng)盡量采用低電壓供電，這樣既能減少系統(tǒng)功耗，又有利于電池供電。

     第三，在工作方式選擇下，應(yīng)盡量選用高速低頻工作方式，雖然coms器件的靜態(tài)功耗幾乎為零，但在邏輯電平轉(zhuǎn)換時，總是有電流流過。由于動態(tài)功耗和邏輯電平轉(zhuǎn)換頻率成正比，同時與電路的邏輯電平轉(zhuǎn)換時間成正比。所以，coms器件應(yīng)采用高速低頻工作方式。

     第四，coms器件的輸入端不能懸空，以免輸入電平不穩(wěn)而使電路來回翻轉(zhuǎn)，從而使系統(tǒng)功耗增大。

     第五，在選用低功耗外圍器件設(shè)計低功耗系統(tǒng)時，除了單片機和外圍芯片可選用cmos器件