ARCHIVED 2005 AN1556 應(yīng)用說明

在設(shè)計(jì)傳感器系統(tǒng)電路時，使用固定值組件是可取的。這使得系統(tǒng)在大規(guī)模生產(chǎn)時更容易和更便宜。使用固定值電路的替代方案非常昂貴且通常不切實(shí)際，例如激光調(diào)節(jié)電阻、手動校準(zhǔn)電位計(jì)或測量和選擇特定的元件值，這些都是非常費(fèi)時的過程。然而，每個傳感器在偏置輸出電壓、滿量程輸出電壓、動態(tài)輸出電壓范圍（即滿量程輸出電壓與零量程輸出電壓之差，通常稱為跨度）等方面都會存在設(shè)備之間的差異。此外，這些參數(shù)也會隨溫度變化而變化，例如偏置溫度系數(shù)（TCVoff）和滿量程跨度溫度系數(shù)（TCVFSS）。更復(fù)雜的是，應(yīng)用于傳感器的固定值電路也會有變化，例如電壓或電流穩(wěn)壓器和電阻都具有指定的公差。

由于當(dāng)今的未放大的固態(tài)傳感器通常具有數(shù)十毫伏的輸出電壓（Motorola的基本10 kPa壓力傳感器MPX10，當(dāng)使用5V供電時具有典型的滿量程跨度為58mV），固定值電路的一個主要部分是增益級，它將信號放大到足夠大的水平以用于附加處理。通常，這種附加處理是通過微控制器的A/D轉(zhuǎn)換器對傳感器的放大模擬信號進(jìn)行數(shù)字化處理。為了獲得最佳的信號分辨率，在A/D中，傳感器放大的動態(tài)輸出電壓范圍應(yīng)該盡可能填滿A/D窗口（即A/D高和低參考電壓之間的差值），但不能超出高和低參考電壓的范圍（即零壓力偏移電壓必須大于或等于低參考電壓，滿量程輸出電壓必須小于或等于高參考電壓）。無論如何，設(shè)備之間、溫度和電路的變化都會產(chǎn)生設(shè)計(jì)困境：在固定值放大器電路中，增益以及放大器設(shè)計(jì)中所包含的任何直流電平偏移是固定的。如果上述任何傳感器參數(shù)的變化過大，放大的傳感器輸出可能會使放大器接近其高或低電源電平飽和，或者可能超出A/D轉(zhuǎn)換器的高或低參考電壓。在任一情況下，誤差（非線性）會導(dǎo)致系統(tǒng)錯誤。為了避免這種情況，解決方案是設(shè)計(jì)一個固定值電路，優(yōu)化性能（信號分辨率），同時考慮可能導(dǎo)致傳感器輸出變化的所有可能類型的變化。換句話說，這種固定值傳感器系統(tǒng)的目標(biāo)是在確保通過設(shè)計(jì)而不管任何系統(tǒng)變化的情況下，傳感器的放大輸出始終位于放大器的飽和水平和A/D轉(zhuǎn)換器的高低參考電壓之內(nèi)。