本教程討論如何使用 Maxim 傳感器信號(hào)條件和發(fā)送器產(chǎn)品來限度地減少壓阻傳感器因溫度引起的顯著非線性誤差。這些誤差是這些傳感器在行業(yè)中應(yīng)用有限的主要原因。它還介紹了脈寬調(diào)制 (PWM)，因?yàn)樗潜驹O(shè)計(jì)中用于傳輸傳感器信息的一種調(diào)制方式。
    當(dāng)今大多數(shù)硅壓阻傳感器都用于壓力傳感應(yīng)用。它們采用體微加工技術(shù)制造，通常在單個(gè)單片芯片上排列為四電阻惠斯通電橋。與集成電路一樣，傳感器價(jià)格低廉，因?yàn)樗鼈兪窃诎瑪?shù)百到數(shù)千個(gè)傳感元件的晶圓上加工的。到目前為止，大多數(shù) IC 傳感器都用于滿足汽車、消費(fèi)和工業(yè)應(yīng)用的中低精度要求。
    眾所周知，壓阻傳感器在溫度范圍內(nèi)具有非線性誤差，這限制了它們在目前由更昂貴的應(yīng)變計(jì)和其他傳感器類型解決的高端市場中的使用。糾正硅壓阻傳感器的復(fù)雜誤差通常需要大量的電子設(shè)備，但Maxim的傳感器信號(hào)調(diào)節(jié)器（MAX1450、MAX1452、MAX1455、MAX1462和MAX1464）可以將這些誤差糾正到傳感器固有重復(fù)性限制的1%以內(nèi)。Maxim 的傳感器信號(hào)調(diào)節(jié)器可打造價(jià)格低廉的傳感器，在較寬的工作溫度范圍內(nèi)提供 < 1% 的總誤差。
    脈寬調(diào)制 (PWM) 提供更好的工作效率
    傳輸傳感器信息的另一種方法是使用脈寬調(diào)制 (PWM) 來調(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，所需偏移對應(yīng)于 10% 占空比，跨度對應(yīng)于 80% 占空比。當(dāng)傳感器的比例輸出從 0.5V 變化到 4.5V 時(shí)，相應(yīng)的占空比從 10% 變化到 90%。與電流環(huán)路輸出一樣，PWM 輸出具有良好的抗噪性，適合長距離傳輸。
    PWM 在電池供電的應(yīng)用中提供更好的運(yùn)行效率。在 5V 系統(tǒng)中，電流環(huán)路傳感器需要 20mW 至 100mW 的功率來傳輸信息。當(dāng) PWM 發(fā)送器連接到高阻抗節(jié)點(diǎn)時(shí)，使用 PWM 發(fā)送比率度量輸出所需的功耗小于 1mW。
    生成 PWM 信號(hào)的簡單方法是將消息信號(hào)與三角波形或斜坡波形進(jìn)行比較。當(dāng)輸入大于三角波形（載波）時(shí)，所得輸出為高電平；當(dāng)輸入小于三角波形時(shí)，所得輸出為低電平（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)生三角波形，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) 生成正向或負(fù)向斜坡，其斜率由 RF 和 CF 確定。盡管圖 2 中未顯示，但電源端子處應(yīng)包含 0.1μF 去耦電容器。

 

    雙比較器(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 提供遲滯作用，確保在傳感器輸入快速變化的情況下 PWM 輸出的準(zhǔn)確性。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)算放大器有助于提高本設(shè)計(jì)中脈寬調(diào)制 (PWM) 的效率。輸出效率在于使用 MAX1452 進(jìn)行傳感器校準(zhǔn)，MAX1452 包含四個(gè) 16 位數(shù)模轉(zhuǎn)換器 (DAC)、一個(gè)溫度傳感器和適合大多數(shù)電橋溫度補(bǔ)償和線性化的溫度索引系數(shù)表傳感器。