接口電路

   為了與外部世界通信,盡管占空比調(diào)制信號或者調(diào)頻信號也與微處理器相兼容,并且可在某些情況下使用,但是智能傳感器的輸出信號最好是數(shù)字信號。現(xiàn)今智能傳感器設(shè)計(jì)的趨勢是將傳感器的輸出信號盡可能早地轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號,然后在數(shù)字信號領(lǐng)域?qū)ζ溥M(jìn)行信號處理,例如濾波、線性化、交叉敏感補(bǔ)償?shù)刃盘?/span>處理E這種方法便于通過一條數(shù)字曾、線實(shí)現(xiàn)多種傳感器之間的信號互連,并且充分利用了集成電路的靈活性和不斷提高的數(shù)字信號處理能力的優(yōu)勢。我們已經(jīng)注意到,在無線信號接收器設(shè)計(jì)方面也有相似的趨勢,其中的模-數(shù)轉(zhuǎn)換器已經(jīng)越來越靠近天線,并且因此使用了越來越多的數(shù)字信號處理器。

GM8180

   然而,大部分傳感器輸出的是幅度微小的模擬信號。特別是熱電堆、霍爾元件和壓阻應(yīng)變計(jì)等硅基傳感器的輸出信號僅有微伏量級。造成這種情況的其中一個(gè)原因是硅材料本身的換能機(jī)制特性所致,另一個(gè)原因是這些傳感器的尺寸較小,從而限制了其從所處的環(huán)境中獲得足夠的信號能量。雖然,從外界提取能量信'氫是傳感器的理想特征,但此特征不應(yīng)破壞其所應(yīng)當(dāng)遵守的物理過程,這就使得“透明(transparent)”接口電路的設(shè)計(jì)變得極具挑戰(zhàn)性。應(yīng)當(dāng)將大量的注意力集中于電路非理想特性,例如熱噪聲和偏置上面來,以保證這些特性不會限制智能傳感器的性能。

    更深層次的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)來自大部分傳感器的信號帶寬,包括直流電信號。由此 產(chǎn)生的后果是“透明”接口電路的設(shè)計(jì),特別是采用當(dāng)今主流的CMOS技術(shù),會遇到諸如信號偏移和1〃噪聲產(chǎn)生的隨機(jī)誤差和由組件失配、電荷注人、漏電流引起的系統(tǒng)誤差的雙重挑戰(zhàn)。