物聯(lián)網(wǎng)以及大量的脫機便攜式設(shè)備和個人電子產(chǎn)品帶來了許多新型應(yīng)用，對下一代智能感應(yīng)和測量技術(shù)創(chuàng)造了巨大的需求。這些應(yīng)用有許多共同的要求，例如高敏感性、極低的電流探測與超低功耗——因為許多此類應(yīng)用使用電池運行，外形尺寸非常小。

另外，許多先進的傳感器和測量設(shè)備產(chǎn)生非常低的電流作為輸出信號，最終必須進行數(shù)字處理。在處理之前，低電流信號必須放大，轉(zhuǎn)換成電壓信號，然后由模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）進行處理，再輸出到其他處理器上。大多數(shù)情況下，處理器為微控制器（MCU）。

大多數(shù)現(xiàn)成的運算放大器無法放大或轉(zhuǎn)換上述新型傳感器產(chǎn)生的低電流輸出信號，因此最能滿足這些應(yīng)用需求的是互阻抗放大器（TIA）。不幸的是，許多分立TIA輸入漏電流較高，這為TIA能夠放大和轉(zhuǎn)換成電壓信號的電流設(shè)定了最低限制。

因此，例如許多標(biāo)準(zhǔn)TIA的輸入漏電流約為5nA。所以，任何輸出電流低于5nA的傳感器無法使用這些標(biāo)準(zhǔn)TIA進行轉(zhuǎn)換和放大。著這一問題的一個較有前景的解決方案是通過注意微控制器的低漏電流優(yōu)化TIA。如果漏電流可以達到低至50pA，可以在此基礎(chǔ)上改善TIA的輸入漏電流100倍。將這種解決方案與產(chǎn)生低電流輸出信號的傳感器結(jié)合就可以得到智能、超級敏感的感應(yīng)子系統(tǒng)，能夠監(jiān)控非常微弱的電流。傳感器監(jiān)控的參數(shù)非常細(xì)微的變換就能夠引起傳感器輸出電流的較小的調(diào)整。換而言之，感應(yīng)子系統(tǒng)比以前任何時候都更敏感。

這種微控制器＋TIA解決方案適用于廣泛的應(yīng)用。煙霧探測器或一氧化碳或二氧化碳有毒氣體探測器等環(huán)境感應(yīng)系統(tǒng)對空氣中極少量的煙霧或一氧化碳都非常敏感。當(dāng)然，建筑自動化系統(tǒng)也可能采用這種探測器，系統(tǒng)中其他應(yīng)用也可以采用相同的微控制器＋TIA技術(shù)。

例如，智能恒溫器能夠監(jiān)控溫度和濕度，或者無線開關(guān)能夠監(jiān)控和控制室內(nèi)電燈消耗的電量。甚至智能手表或健身活動跟蹤器等可穿戴電子設(shè)備都可以采用感應(yīng)子系統(tǒng)。例如，皮膚敏感的人可能對能夠感應(yīng)紫外線光照的智能手表感興趣，避免太陽曬傷皮膚。電源監(jiān)控是另一個對許多用電池運行的設(shè)備而言變得非常重要的應(yīng)用，用電池運行的設(shè)備今天非常流行。基于微控制器+TIA的解決方案能夠監(jiān)控流出電池的電流，計量電池剩余電量，當(dāng)電池需要充電時向用戶發(fā)送警告。

很明顯，該解決方案的應(yīng)用范圍十分廣泛。在未來幾周或幾個月，我們將討論如何執(zhí)行其中的一些應(yīng)用。

順便提一下，如果您認(rèn)為微控制器與集成TIA的組合適合您的應(yīng)用，請查看MSP430FR2311 MCU。

審核編輯：金巧