接口电路

   为了与外部世界通信,尽管占空比调制信号或者调频信号也与微处理器相兼容,并且可在某些情况下使用,但是智能传感器的输出信号最好是数字信号。现今智能传感器设计的趋势是将传感器的输出信号尽可能早地转换成数字信号,然后在数字信号领域对其进行信号处理,例如滤波、线性化、交叉敏感补偿等信号处理E这种方法便于通过一条数字曾、线实现多种传感器之间的信号互连,并且充分利用了集成电路的灵活性和不断提高的数字信号处理能力的优势。我们已经注意到,在无线信号接收器设计方面也有相似的趋势,其中的模-数转换器已经越来越靠近天线,并且因此使用了越来越多的数字信号处理器。

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   然而,大部分传感器输出的是幅度微小的模拟信号。特别是热电堆、霍尔元件和压阻应变计等硅基传感器的输出信号仅有微伏量级。造成这种情况的其中一个原因是硅材料本身的换能机制特性所致,另一个原因是这些传感器的尺寸较小,从而限制了其从所处的环境中获得足够的信号能量。虽然,从外界提取能量信'氢是传感器的理想特征,但此特征不应破坏其所应当遵守的物理过程,这就使得“透明(transparent)”接口电路的设计变得极具挑战性。应当将大量的注意力集中于电路非理想特性,例如热噪声和偏置上面来,以保证这些特性不会限制智能传感器的性能。

    更深层次的设计挑战来自大部分传感器的信号带宽,包括直流电信号。由此 产生的后果是“透明”接口电路的设计,特别是采用当今主流的CMOS技术,会遇到诸如信号偏移和1〃噪声产生的随机误差和由组件失配、电荷注人、漏电流引起的系统误差的双重挑战。