利用零漂移仪表放大器（IA）应对传感器测量的设计挑战

　　摘要：本文阐述了仪表放大器(IA)在传感器应用中的使用，重点讨论了系统设计所面临的挑战以及实施方案选择，介绍了一种新的集成电路IA架构，并列举了一些典型应用，例如：比例桥、低端电流检测等。

　　传感器测量通常是将感兴趣的物理量转换成电子电路参数，如电阻和电容，然后再用桥电路对这些参数进行读取。桥电路产生与温度、电源电压成比例的输出电压或电流信号，从而使测量系统针对这些因素的变化进行补偿。常用的传感器包括：

　　用于温度检测的热敏电阻

　　用于压力检测的电阻/电容应变仪

　　用于方向/位置检测的磁阻传感器

　　可以直接产生信号电压或电流的传感器不需要用桥电路转换物理参数。这种传感器有： 热电偶、基于ECG 的医疗仪器以及电源监测电路中测量检流电阻的电压等。

　　目前的传感器应用范围非常广泛，从消费类电子(温度计、压力计、GPS 系统等)到汽车 电子(燃油传感器、碰撞传感器、刹车线路传感器和车窗防夹控制等)、 工业和医疗仪 器(阀位检测、基于温度的系统校准和报警、ECG 等)。这些工作环境充满了EMI 噪声、 电源谐波、地环路电流和ESD 脉冲，而待提取的目标信 号却相对很小。因此，模拟传 感器接口变得非常复杂，必须在抑制这些环境干扰的同时保持规格要求。为确保产 品成功地投放市场，传感器必须具有低成本、小 尺寸以及低电流(针对电池供电的测量 设备)特性。

　　是否放大信号

　　系统设计人员喜欢将模拟链路保持得尽可能短，希望以此提高信号对外部噪声的抗干扰 能力(数字电路通常对噪声不敏感)。传统设计中，较长的模拟链路要求后续 电路使用 特定的信号处理。例如电路提供差分增益，但没有共模抑制；另电路提供共模 抑制，但没有差分增益。双电源和高压摆幅有助于降低对模拟电路的 信噪比要求。较 短的模拟链路以及对单电源供电、低电压模拟摆幅的要求迫使人们开发创新的架构，应 对这些设计挑战。

　　在系统的设计之初就要考虑ADC 和传感器之间是否可以直接连接。这种直接连接在某些 应用场合具有很大优势。有些应用中，这种直接连接能够节省空间和功耗。例如，高阻比例桥可以采用内置基准的ADC，从而省去外部基准。

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