中心議題：

• 傳感器的信號傳輸路徑

解決方案：

• 傳感器的信號放大
• 線路中優先對噪聲的處理　　

傳chuan感gan器qi越yue來lai越yue多duo地di應ying用yong於yu嵌qian入ru式shi係xi統tong中zhong。雖sui然ran長chang期qi以yi來lai工gong業ye產chan品pin一yi直zhi將jiang其qi用yong於yu製zhi造zao控kong製zhi係xi統tong，但dan消xiao費fei設she備bei現xian在zai也ye開kai始shi采cai用yong傳chuan感gan器qi。製zhi造zao商shang們men正zheng在zai消xiao費fei產chan品pin中zhong集ji成cheng傳chuan感gan器qi，以yi創chuang造zao出chu更geng好hao的de用yong戶hu體ti驗yan

，如ru在zai手shou機ji中zhong增zeng加jia加jia速su度du計ji
，以yi及ji在zai微wei波bo爐lu中zhong加jia入ru蒸zheng汽qi傳chuan感gan器qi等deng。以yi前qian僅jin在zai數shu字zi域yu中zhong工gong作zuo的de係xi統tong設she計ji者zhe現xian在zai發fa現xian，自zi己ji必bi須xu要yao與yu模mo擬ni傳chuan感gan器qi打da交jiao道dao了le。


圖1，一隻傳感器的模擬信號路徑可以分為幾級：放大、濾波和數字化。
　　
傳感器的模擬信號必須經過數字化才能供係統使用，並且信號要經過放大、濾波和數字化（圖1）。meiyijitongchangdoushejiyizhiweiraozheyixiewuyuanyuanjiandeqijian
，yizhengquedishixianyigeyingyong。yidanduixinhaozuoleshuzihua，jiukeyijiangqisonggeiweichuliqishangdekongzhixitong，huozhenglishujuhoutongguoyigetongxinxieyisongzhiyizhizhuchuliqi。xieyikeyigenjuxuyaoshiyongchuanganqishuju。

每個傳感器有不同的輸出信號和範圍。輸出的信號可以是電壓、電流、電阻
、dianronghuopinlv，danjihubucunzaishenmebiaozhun，zhiyouzhuanyongdegongyexitongzaishiyongtamen。jishitongyizhizaoshangdeleisichuanganqiyekeyiyoubutongdeshuchu，erzhexiechayihuigeixitongshejizhedailaiyixiemafan。shejizhexuanzechuanganqishibixumanzuxitongdexuqiu。raner，ruguozaishejiqijianzhezhongxuqiuchuxianbianhua，zechuanganqiyeyaozuochuxiugai。lingwai，yikuanshuchulveyoubutongdexinchuanganqibixuduifangdajihelvbojizuochugaidong。

大(da)多(duo)數(shu)傳(chuan)感(gan)器(qi)都(dou)輸(shu)出(chu)一(yi)個(ge)低(di)電(dian)平(ping)的(de)電(dian)流(liu)或(huo)電(dian)壓(ya)信(xin)號(hao)，因(yin)此(ci)一(yi)個(ge)簡(jian)單(dan)的(de)電(dian)阻(zu)網(wang)絡(luo)就(jiu)能(neng)將(jiang)任(ren)何(he)電(dian)流(liu)信(xin)號(hao)變(bian)為(wei)一(yi)個(ge)電(dian)壓(ya)。本(ben)文(wen)簡(jian)單(dan)描(miao)述(shu)了(le)一(yi)些(xie)概(gai)念(nian)和(he)元(yuan)件(jian)選(xuan)擇(ze)過(guo)程(cheng)。

幅度
　　
一隻傳感器的輸出可以低至數毫伏，也可以高達數伏特。為做到正確的數字化，對ADC來說信號必須足夠大，才能有效地讀出。大多數情況下，傳感器信號都需要放大。例如，一個典型的K型熱電偶輸出為41μV/°C，如果你的設計需要1°C的粒度，就需要做相當的放大。因此，必須考慮到ADC的分辨率
，以確保能將信號放大到能滿足所需粒度。

對放大器的選擇主要取決於需要的類型
，例如是儀表放大器、差分放大器、運算放大器，還是PGA（可編程增益放大器）。另外還必須確定放大器需要的增益大小。放大器周圍的電阻網絡（帶反饋）決定了放大器的增益。理想情況下，標準放大器的最大增益是無限的。給器件的數字信號通常就設定了PGA的增益。這個信號改變了內部電阻網絡。一隻PGA的最大可能增益為傳統放大器的千分之一至二分之一，但大多數情況下這個區間是可以接受的。

對於放大器還必須考慮另外一個重要規格：偏移電壓。偏移電壓是一個信號通過放大器時改變的電壓量。例如

，如果將一個500mV信號送給一個單位增益（即增益為1）的放大器，偏移電壓為10mV，則得到的輸出就是510mV。如果傳感器的輸出範圍為0至900mV
，而係統不需要非常精密的傳感器讀數，那麼這個偏移就可以忽略不計。如果傳感器的範圍為450mV至550mV
，zhegepianyikenengjiubukejieshoule。pianyidianyayuexiao，fangdaqijiuyuegui。suoyoufangdaqidouyoupianyi，dannixuyaozhidaoxitongshifounengrongrenta。keyiyongxiangguanshuangcaiyangfangfalaijiangdihuoxiaochupianyidianya。

濾波
　　
所有係統都會在傳感器信號上疊加一些噪聲。噪聲來源有各個方麵

，包括電路板布局、射頻、熱元件，甚至傳感器自身。信號噪聲會使ADC的讀數不精確和不穩定，噪聲電平在放大器中會得到增強
，因為放大器能放大信號中的誤差。信號噪聲可以分為低頻、高頻或某個已知頻率。通常最需要解決的是高頻噪聲問題。　


圖2，傳感器的信號路徑中包括放大器
、濾波器和ADC。濾波器的設計用於去除信號中的噪聲，限製帶寬。
　　
用無源模擬濾波器、濾波器IC和數字濾波器都可以濾除噪聲（圖2）。最常見的方法是無源濾波
，這要用電阻、電dian容rong和he電dian感gan建jian立li一yi個ge無wu源yuan網wang絡luo。不bu過guo，你ni必bi須xu設she計ji無wu源yuan的de濾lv波bo器qi，並bing且qie無wu法fa簡jian單dan地di改gai變bian它ta們men。濾lv波bo器qi設she計ji的de複fu雜za度du可ke能neng與yu你ni所suo需xu濾lv波bo器qi等deng級ji一yi樣yang大da；一個一階Chebyshev濾波器的設計工作量要比一個八階Bessel濾波器小得多。因此你應確定需要的濾波器階數，然後再選擇自己采用的濾波方法。

某些IC允許你用數字編程方法，確定需要的濾波器類型。這些IC用內部的模擬電路建立濾波器，並可能有與之相關的偏移電壓。它們也可以讓你將濾波步驟移到ADClianghuadehoumian。shuzilvboqishejikeyihenfuza，danyouhenduonengbangzhuzuochugaojielvboqidejianbiansheji。shuzilvboshiquchuzaoshengdeyigelixiangfangshi，danshi，tatongchangxuyaohenduoCPU周(zhou)期(qi)，增(zeng)加(jia)了(le)功(gong)耗(hao)。係(xi)統(tong)通(tong)常(chang)會(hui)引(yin)起(qi)高(gao)頻(pin)噪(zao)聲(sheng)，因(yin)此(ci)需(xu)要(yao)采(cai)用(yong)低(di)通(tong)濾(lv)波(bo)器(qi)。這(zhe)種(zhong)濾(lv)波(bo)器(qi)可(ke)衰(shuai)減(jian)高(gao)於(yu)所(suo)設(she)定(ding)截(jie)止(zhi)頻(pin)率(lv)的(de)信(xin)號(hao)部(bu)分(fen)。有(you)些(xie)傳(chuan)感(gan)器(qi)信(xin)號(hao)要(yao)求(qiu)采(cai)用(yong)相(xiang)互(hu)串(chuan)聯(lian)的(de)多(duo)種(zhong)類(lei)型(xing)濾(lv)波(bo)器(qi)。大(da)多(duo)數(shu)傳(chuan)感(gan)器(qi)數(shu)據(ju)表(biao)中(zhong)都(dou)指(zhi)定(ding)了(le)一(yi)個(ge)基(ji)本(ben)的(de)接(jie)口(kou)電(dian)路(lu)，但(dan)並(bing)未(wei)提(ti)及(ji)所(suo)需(xu)要(yao)的(de)濾(lv)波(bo)形(xing)式(shi)。係(xi)統(tong)設(she)計(ji)者(zhe)必(bi)須(xu)在(zai)徹(che)底(di)了(le)解(jie)需(xu)要(yao)的(de)濾(lv)波(bo)形(xing)式(shi)以(yi)後(hou)
，再(zai)建(jian)立(li)係(xi)統(tong)。