PWM 输出增强传感器信号调节器

接线图 2024年02月20日 21:13 195 admin

本教程讨论如何使用 Maxim 传感器信号条件和发送器产品来最大限度地减少压阻传感器因温度引起的显着非线性误差。这些误差是这些传感器在行业中应用有限的主要原因。它还介绍了脉宽调制 (PWM)，因为它是本设计中用于传输传感器信息的一种调制方式。
　　当今大多数硅压阻传感器都用于压力传感应用。它们采用体微加工技术制造，通常在单个单片芯片上排列为四电阻惠斯通电桥。与集成电路一样，传感器价格低廉，因为它们是在包含数百到数千个传感元件的晶圆上加工的。到目前为止，大多数 IC 传感器都用于满足汽车、消费和工业应用的中低精度要求。
　　众所周知，压阻传感器在温度范围内具有非线性误差，这限制了它们在目前由更昂贵的应变计和其他传感器类型解决的高端市场中的使用。纠正硅压阻传感器的复杂误差通常需要大量的电子设备，但Maxim的传感器信号调节器（MAX1450、MAX1452、MAX1455、MAX1462和MAX1464）可以将这些误差纠正到传感器固有重复性限制的1%以内。Maxim 的传感器信号调节器可打造价格低廉的传感器，在较宽的工作温度范围内提供 < 1% 的总误差。
　　脉宽调制 (PWM) 提供更好的工作效率
　　传输传感器信息的另一种方法是使用脉宽调制 (PWM) 来调制比率输出。调制信号 (VM) 是传感器的比例输出。在 PWM 配置中，所需偏移对应于 10% 占空比，跨度对应于 80% 占空比。当传感器的比例输出从 0.5V 变化到 4.5V 时，相应的占空比从 10% 变化到 90%。与电流环路输出一样，PWM 输出具有良好的抗噪性，适合长距离传输。
　　PWM 在电池供电的应用中提供更好的运行效率。在 5V 系统中，电流环路传感器需要 20mW 至 100mW 的功率来传输信息。当 PWM 发送器连接到高阻抗节点时，使用 PWM 发送比率度量输出所需的功耗小于 1mW。
　　生成 PWM 信号的最简单方法是将消息信号与三角波形或斜坡波形进行比较。当输入大于三角波形（载波）时，所得输出为高电平；当输入小于三角波形时，所得输出为低电平（图 1）。因此，PWM 所需的两个基本模块是三角波形发生器和比较器。

　　 PWM 输出增强传感器信号调节器第1张　

　在图2中，MAX492运算放大器产生三角波形，MAX942比较器产生PWM输出信号。MAX492 双轨至轨运算放大器产生三角波。需要轨到轨功能，因为三角波形的动态范围必须大于传感器的动态范围。积分器电路 (U1-A) 生成正向或负向斜坡，其斜率由 RF 和 CF 确定。尽管图 2 中未显示，但电源端子处应包含 0.1μF 去耦电容器。

　 PWM 输出增强传感器信号调节器第2张