本教程討論了如何使用Maxim傳感器信號(hào)調(diào)節(jié)和變送器產(chǎn)品，以最大程度地降低由于溫度引起的壓阻傳感器的明顯非線性誤差。這些錯(cuò)誤是這些傳感器在行業(yè)中僅受到有限應(yīng)用的主要原因。它還介紹了脈寬調(diào)制（PWM），因?yàn)樗谴嗽O(shè)計(jì)中用于傳輸傳感器信息的一種。

當(dāng)今大多數(shù)硅壓阻傳感器都用于壓力傳感應(yīng)用。它們采用批量微機(jī)械加工技術(shù)制造，通常以四電阻惠斯通電橋的形式排列在單個(gè)整體式芯片上。像集成電路一樣，傳感器價(jià)格便宜，因?yàn)樗鼈冊(cè)诎瑪?shù)百到數(shù)千個(gè)傳感元件的晶圓上進(jìn)行處理。迄今為止，這些IC傳感器中的大多數(shù)已用于汽車，消費(fèi)類和工業(yè)應(yīng)用的中低精度要求。

眾所周知，壓阻傳感器在整個(gè)溫度范圍內(nèi)都具有非線性誤差，這限制了它們?cè)诟叨耸袌?chǎng)中的使用，而高端市場(chǎng)目前由價(jià)格昂貴的應(yīng)變儀和其他傳感器類型解決。校正硅壓阻傳感器的復(fù)雜誤差通常需要大量的電子器件，但是Maxim的傳感器信號(hào)調(diào)節(jié)器（MAX1450，MAX1452，MAX1455，MAX1462和MAX1464）會(huì)將這些誤差校正到傳感器固有重復(fù)性極限的1％以內(nèi)。Maxim的傳感器信號(hào)調(diào)理器可制造廉價(jià)的傳感器，在較寬的工作溫度范圍內(nèi)總誤差<1％。

脈寬調(diào)制（PWM）提供更高的工作效率

傳輸傳感器信息的另一種方法是使用脈寬調(diào)制（PWM）調(diào)制比例輸出。調(diào)制信號(hào)（VM）是傳感器的比例輸出。在PWM配置中，所需的偏移量對(duì)應(yīng)于10％的占空比，跨度對(duì)應(yīng)于80％的占空比。當(dāng)傳感器的比例輸出從0.5V變?yōu)?.5V時(shí)，相應(yīng)的占空比從10％變?yōu)?0％。像電流回路一樣，PWM輸出具有良好的抗噪聲能力，適合長(zhǎng)距離傳輸。

PWM在電池供電的應(yīng)用中提供了更好的工作效率。在5V系統(tǒng)中，電流環(huán)路傳感器需要20mW至100mW的信息傳輸。當(dāng)PWM發(fā)送器連接到高阻抗節(jié)點(diǎn)時(shí)，使用PWM傳輸比率度量輸出將需要不到1mW的功率。

生成PWM信號(hào)的最簡(jiǎn)單方法是將消息信號(hào)與三角波或斜波波形進(jìn)行比較。當(dāng)輸入大于三角波形（載波）時(shí)，結(jié)果輸出為高，而當(dāng)輸入小于三角波形時(shí)，結(jié)果輸出為低（圖1）。因此，PWM所需的兩個(gè)基本模塊是三角波形發(fā)生器和比較器。

在圖2中，MAX492運(yùn)算放大器產(chǎn)生三角波，MAX942比較器產(chǎn)生PWM輸出信號(hào)。MAX492雙軌至軌運(yùn)算放大器產(chǎn)生三角波。需要軌到軌功能，因?yàn)槿遣ㄐ蔚膭?dòng)態(tài)范圍必須大于傳感器的動(dòng)態(tài)范圍。積分器電路（U1-A）產(chǎn)生一個(gè)正向或負(fù)向斜坡，其斜率由RF和CF確定。盡管未在圖2中顯示，但在電源端子上應(yīng)包括一個(gè)0.1pF的去耦電容器。

雙重比較器（MAX942）將斜坡波形與傳感器的模擬電壓進(jìn)行比較。該比較器具有應(yīng)用所需的軌到軌輸入范圍。R1和R2提供遲滯，可在傳感器輸入快速變化的情況下確保PWM輸出的精度。U2-A提供PWM輸出，U2-B提供隔離和附加緩沖。

結(jié)論

MAX492雙軌至軌運(yùn)算放大器可幫助該設(shè)計(jì)中的脈沖寬度調(diào)制（PWM）更加高效。輸出的效率在于使用MAX1452進(jìn)行傳感器校準(zhǔn)，MAX1452集成了四個(gè)16位數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC），溫度傳感器和溫度索引系數(shù)表，適用于大多數(shù)橋的溫度補(bǔ)償和線性化傳感器。

編輯：hfy