传感器信号调理电路（16）
信号调理是把来自传感器的模拟信号变换为用于数据采集、控制过程、执行计算显示读出和其他目的的数字信号。模拟传感器可测量很多物理量,如温度、压力、力、流量、运动、位置、PH、光强等。通常,传感器信号不能直接转换为数字数据,这是因为传感器输出是相当小的电压、电流或电阻变化,因此,在变换为数据之前必须进行调理。调理就是放大,缓冲或定标模拟信号,使其适合于模/数转换器（ADC）的输入。然后,ADC对模拟信号进行数字化,并把数字信号送到微控制器或其他数字器件,以便用于系统的数据处理（见图1）。此链路工作的关键是选择运放运放要正确在接口被测的各种类型传感器。然后,设计人员必须选择ADC。ADC应具有处理来自输入电路信号的能力,并能产生满足数据采集系统分辨率、精度和取样率的数字输出。
传感器
传感器根据所测物理量的类型可分类为：测量温度的热电偶、电阻温度检测器（RTD）、热敏电阻;测量压力或力的应变片;测量溶液酸碱值的PH电极;用于光电子测量光强的PIN光电二极管等等。传感器可进一步分类为有源或无源。有源传感器需要一个外部激励源（电压或电流源）,而无源传感器不用激励而产生自己本身的电压。通常的有源传感器是RTD、热敏电阻、应变片,而热电偶和PIN二极管是无源传感器。为了确定与传感器接口的放大器所必须具备的性能指标,设计人员必须考虑传感器如下的主要性能指标：
源阻抗
——高的源阻抗大于100KΩ
——低的源阻抗小于100Ω
输出信号电平
——高信号电平大于500mV满标
——低信号电平大于100mV满标
动态范围
在传感器的激励范围产生一个可测量的输出信号。它取决于所用传感器类型。
放大器功用
放大器除提供dc信号增益外,还缓冲和定标送到ADC之前的传感器输入。放大器有两个关键职责。一个是根据传感器特性为传感器提供合适的接口。另一个职责是根据所呈现的负载接口ADC。关键因素包括放大器和ADC之间的连接距离,电容负载效应和ADC的输入阻抗。
选择放大器与传感器正确接口时,设计人员必须使放大器与传感器特性匹配。可靠的放大器特性对于传感器——放大器组合的工作是关键性的。传感器和放大器的关键性能指标见表1。例如,PH电极是一个高阻抗传感器,所以,放大器的输入偏置电流是优先考虑的（表中的H）。PH传感器所提供的信号不允许产生任何相当大的电流,所以,放大器必须是在工作时不需要高输入偏置电流的型号。具有低输入偏置电流的高阻抗MOS输入放大器是符合这种要求的最好选择。另外,对于应用增益常宽乘积（GBP）是低优先考虑（表1中L）,这是因为传感器工作在低频,而放大器的频率响应不应该妨碍传感器信号波形的真正再生。
