傳感器系統(tǒng)設(shè)計的捷徑
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傳感器配有三個電極：工作電極、參考電極和反電極。如果氣體接觸到工作電極，它將氧化或減少電極，這種氧化過程建立了一個正/負電流，而電流的絕對值隨氣體濃度呈線性變化。隨著時間的推移，電極將隨氣體濃度的增加而銷毀。因此，定期更換傳感器是強制性的要求。每次更換傳感器都將改變電流值，這將導(dǎo)致測量誤差。為了判斷傳感器生命周期的當前狀態(tài)，可以利用“傳感器測試”的可能性。為了這個目的，傳感器要接收一個脈沖，產(chǎn)生一個具有特征的輸出信號。設(shè)計工程師就能夠分析信號曲線的形狀來判斷傳感器的實際情況。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/161519.htm
參考電極是恒定的固定基準電位，位于電解質(zhì)中，而不與任何氣體接觸。通過使用參考電極，傳感器AFE LMP91000能夠彌補工作電極的測量誤差。
與工作電極上的電流一樣，反電極上的電流值相同，但具有相反的極性；LMP91000內(nèi)的放大器A1驅(qū)動這個電流。這樣做，可以使器件保持測量單元處于平衡狀態(tài)，這就是正在得到補償?shù)?ldquo;電位”派生的恒電位器的作用。通過這種方式，當RE驅(qū)動的最大偏置電流為670pA時，LMP91000有助于設(shè)計人員實現(xiàn)9.5μA/10×10-6～0.5nA/10×10-6范圍的靈敏度。
當傳感器第一次進行操作時，第一步是電位的積聚。為了達到所要求的效果，LMP91000將驅(qū)動高達10mA的電流。這要求它在短短幾小時內(nèi)就要完成這一過程。在某些情況下，普通的分立電路則需要幾天的時間才能建立這個電位。
WEBENCH傳感器設(shè)計工具
借助由美國國家半導(dǎo)體公司免費提供的在線設(shè)計工具“Sensor AFE Designer”，設(shè)計工程師可以輕松地評估設(shè)計。用戶可在美國國家半導(dǎo)體的網(wǎng)頁直接訪問該軟件，只需單擊WEBENCH框中的“傳感器”標簽，然后選擇合適的類型的傳感器，再單擊“開始設(shè)計”即可(見圖3)。
圖3 WEBENCH界面
這里，用戶可以選擇相應(yīng)的傳感器——在這個例子中是一個由Tempco制造的K型熱組件。在選擇傳感器后，軟件立即提供了一個LMP90100的鏈接圖（見圖4）。所有必要的調(diào)整已經(jīng)由系統(tǒng)預(yù)設(shè)好了：包括各個傳感器的選擇和輸入的分配，系統(tǒng)定義了所有的參數(shù)，如電流和參考源及增益。然后，用戶可以選擇采樣率、后臺校準或傳感器測試功能。
圖4 LMP90100應(yīng)用電路
除了兩款傳感器模擬前端集成電路，美國國家半導(dǎo)體公司還提供配套的評估板。只要把這樣的評估電路板連接到PC，設(shè)計工程師們就能夠從美國國家半導(dǎo)體公司的網(wǎng)站下載必要的離線軟件。除非電路板要用一個真正的傳感器直接測量，否則整個配置過程的方式和WEBENCH別無二致。傳感器數(shù)據(jù)可以在時間軸上分別顯示出電壓（以V表示）、數(shù)據(jù)（以位表示）或溫度（以℃表示）或壓力（以psi表示）。通過這種方式，用戶能夠?qū)ζ溥^程、測量任務(wù)分別進行直接測試，利用Sensor AFE掌控測量任務(wù)。在顯示圖像的左側(cè)，系統(tǒng)顯示了可以預(yù)期的精度，以及實際達到的精度。在這種情況下，設(shè)計工程師必須注意，ENOB公式對統(tǒng)計值是有效的，但不適用于正常情況下使用的動態(tài)值。由于標準偏差是公式的一個部分，當溫度（或壓力，如果使用電橋電路）沒有一個恒定值時，系統(tǒng)顯示的ENOB值將大幅下降。
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