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在物聯(lián)網(wǎng)和可穿戴設(shè)備當(dāng)紅的今天，傳感器的作用比以往任何時(shí)候都突出。傳感器是連接現(xiàn)實(shí)的模擬世界和運(yùn)算單元的數(shù)字世界之間的橋梁。常言說：垃圾進(jìn)，垃圾出（garbage in, garbage out）。傳感器提供的信號(hào)質(zhì)量決定了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性和精準(zhǔn)度。 然而，傳感器輸出的信號(hào)一般并不直接可用，它需要一個(gè)重要伙伴：信號(hào)調(diào)節(jié)（或調(diào)理）器。信號(hào)調(diào)節(jié)是通過放大、濾波、補(bǔ)償?shù)炔僮靼褌鞲衅鬏敵龅男盘?hào)提煉優(yōu)化，可以大幅提升系統(tǒng)的總體性能和精度。TI公司新近推出的壓力傳感器信號(hào)調(diào)節(jié)器PGA900非常典型。 PGA900的重要作用是處理非線性的壓力傳感器的輸出信號(hào)，將其調(diào)理后再供給外部的控制電路。如圖1所示，PGA900含有兩個(gè)ADC，其中一個(gè)用于采集壓力信號(hào)，另一個(gè)采集溫度信號(hào)，然后進(jìn)行溫度補(bǔ)償以消除由溫度導(dǎo)致的非線性，最終輸出一個(gè)完好的線性信號(hào)。 
圖1：壓力傳感器的溫度補(bǔ)償信號(hào)調(diào)節(jié)原理 德州儀器中國區(qū)模擬業(yè)務(wù)拓展經(jīng)理朱文斌介紹說，PGA900是業(yè)內(nèi)分辨率最高的壓力傳感器信號(hào)調(diào)節(jié)器，可實(shí)現(xiàn)快速、高精度的溫度補(bǔ)償。其內(nèi)部的兩個(gè)ADC為24位，DAC為14位，可在-40°至150°的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)高精度測量。PGA900的另一個(gè)特點(diǎn)是內(nèi)置了ARM Cortex-M0 內(nèi)核，使得開發(fā)人員能夠使用專有的溫度和非線性補(bǔ)償算法設(shè)計(jì)與眾不同的最終產(chǎn)品。這個(gè)單芯片解決方案還集成了電源管理功能和多個(gè)輸出接口，如SPI、I2C、UART及單線制接口。朱文斌說，PGA900可應(yīng)用于所有的惠斯通電橋的壓力傳感器，特別是嚴(yán)苛環(huán)境下的工業(yè)應(yīng)用。
圖2：PGA900內(nèi)部框圖 朱文斌介紹說，壓力傳感器可采用多種材料，如硅、陶瓷和合金，其精度、工作溫度范圍和耐腐蝕等特性有所差異，當(dāng)然價(jià)格也相差很多。采用這個(gè)高分辨率的PGA900信號(hào)調(diào)節(jié)器，即使是低成本的硅壓力傳感器也能實(shí)現(xiàn)千分之一或萬分之一的低誤差。 那么，有了這樣一款高大上的信號(hào)調(diào)節(jié)器，是不是我們就可以任性地選擇傳感器了呢？顯然不是。在工業(yè)、汽車、航空等環(huán)境下，器件的耐高溫、抗腐蝕、抗輻射等特性是必需的，所以還有根據(jù)具體應(yīng)用來選擇合適的傳感器。另外，在誤差精度要求不高但價(jià)格敏感的應(yīng)用中，選用PGA900也許太過奢侈。好馬才配得上好鞍。 |
