低功耗的解决方案解决了传感器激励要求

电路

有源传感器，需要激发产生可测量的输出，工程师可以把多种选择提供所需的电流或电压水平。从简单的激励电路的基础上运算放大器集成到高度集成的多功能集成电路，可供选择的范围很多。

由于在物联网（物联网）的迅速增长的兴趣，传感器子系统构成了许多设计的核心，预计将在薄膜电池和能量收集威廉希尔官方网站多年运行。可靠的测量，但是，基于许多传感器的电阻，如热敏电阻、电阻温度检测器（RTD），应变计，和其他需要激发一个电流源或电压源产生的电输出。

励磁电流源输出电压的电阻是器件的电阻成正比。虽然高的励磁电流的使用建议较大的电压输出，RTD电阻随温度从高电流上升。相反，热敏电阻随着温度的升高而下降，其温度升高。除了这些类型，其他传感器，如霍尔效应传感器，表现出显着的性能特点与应用激励。因此，主动式传感器通常需要在严格的限制，以确保可靠的测量，以确保可靠的测量最小的非线性。

工程师可以使用可用的电流源电路建立简单的励磁电路，如德州仪器REF200，和基本的运算放大器，如钛opa188（图1）。有了这种方法，工程师可以使用双相匹配的激励源产生的电流源集成电路来调整运算放大器的输出电压为零的低端所需的传感器测量范围。

图1：一个基本的运算放大器，如德克萨斯仪器opa188和电流源如ti REF200提供传感器励磁电路可以调整提供0 V输出所需的低端的RTD温度传感器组合

虽然这种基本的方法可以服务于各种简单的传感器激励的要求，它的使用一个单独的源可以复杂化的传感器系统中的数据转换路径的设计。为了进一步简化传感器电路，设计人员可以配置他们的电路使用一个电压源的传感器和信号路径。在这种方法中使用比例的测量威廉希尔官方网站，同一电压源既可以作为传感器的激励和对模拟数字转换器（ADC）的参考电压。

而不是提供输出的绝对电压测量、比率测量提供了传感器的值，比传感器输出电压与电源电压。比例的方法以消除外部电压基准IC需要减少设计的复杂性。此外，比例测量降低供电电压的变化，在能量收集设计的环境来源受到波动的能量输出供电的可能影响。实际上，使用相同的参考传感器激励和ADC干脆取消功率水平的变化。

工程师可以使用高分辨率的ADC，如芯片威廉希尔官方网站 mcp3551 ADC适用本办法。的mcp3551是22位Sigma-Delta ADC的差分输入设计为与外部参考电压VREF引脚工作。在一个比例的设计，参考电压VDD，这也作为对该桥的激励电压源（图2）。设计人员可以使用高分辨率的mcp3551直接数字化的传感器输出，通过消除额外的外部信号调理电路的需要最小化功耗和电路的足迹。

图2：对于某些应用，工程师可以采用比例式测量威廉希尔官方网站简化设计，它使用的传感器激励和ADC的参考电压源的相同。这种方法需要一个ADC，如芯片mcp3551，使用外部参考电压精度或允许工程师禁用内置的精密参考系内部ADC电路

设计师还可以建立传感器的激励功能使用一个MCU中的比例设计。使用Microchip PIC16C774，工程师可以用缓冲输出一个MCU的内部参考电压为励磁电压的建立一个简单的励磁电路。从桥上传感器的输出差进一步缓冲、过滤，并送到单片机的片内ADC（图3）提供完整的数据转换解决方案，具有传感器激励。

图3：设计师可使用高度集成的单片机如Microchip PIC16C774单片机提供传感器的激励和测量用最少的外部元件的缓冲，放大，滤波

然而，许多应用程序仍然需要大量的信号调理，以减少噪声，增加动态范围，并补偿传感器的非线性。这些设计，精密的模拟前端（AFE）信号调理电路将信号处理能力的传感器激励功能。德克萨斯仪器lmp90080信号调节器IC集成了两个匹配的可编程电流源能够提供100到1000μ一激发RTD和桥式传感器（图4）

图4：德州仪器lmp90080 IC结合了完整的传感器信号调理能力与双电流源，IB1和IB2，能够提供100到1000μ用于设计如三线RTD电路基于传统的铂电阻传感器励磁装置

传感器激励变得更为参与霍尔传感器，产生的磁场的存在下的输出电压。在各种各样的应用范围从接近于在智能电表的电流传感器，这些传感器表现出的磁灵敏度，这是成比例的激发电压适用于它。使用额定励磁电压在一个典型的设计，霍尔传感器可能自身消耗毫安的电流，能量收集设计在功率预算紧张的不可接受的功率要求。因此，需要使用霍尔传感器的能量收集设计的工程师可能会简单地看，以降低激励电压低电流。不幸的是，一个显着的减少，激发意味着相应的减少传感器的灵敏度。

为保持整体设计灵敏度的同时降低能源消耗的基础上，传感器的超低功耗器件的一种方法，如线性威廉希尔官方网站的lt1790微基准，lt1782运放，和lt6011精密运算放大器（图5）。这里的lt1782缓冲衰减输出从lt1790参考减少励磁电流由一个量级。虽然传感器的灵敏度也相应减少，lt6011运算放大器配置为仪表放大器提供增益补偿的大小顺序，有效地提供相同的敏感程度进行了总体设计，但在大大降低了功率水平。

图5：使用超低功耗芯片可以保持整体的设计灵敏度，提高传感器的输出，以补偿低的传感器激励水平

霍尔传感器的应用面临着广泛的温度变化，设备如德克萨斯仪器drv411提供一个集成的解决方案。与RTD传感应用TI lmp90080，TI drv411结合一个完整的信号调节通路集成传感器的激励功能。专门设计来减少偏移和漂移的drv411提供励磁电流与温度保持在一个恒定的霍尔传感器的灵敏度水平的变化。为了进一步提高精度，该设备使用的旋转电流法，在正交方向上的励磁电流和传感器的输出是平均取消偏移和减少1/f 噪声。

结论

电压或电流激励源的使用是有源传感器如RTDS，桥式传感器正常运行必不可少的，和霍尔元件。基本要求，工程师可以建立合适的激励电路采用运算放大器或采用比例测量的方法来简化设计。对于更复杂的要求，高度集成的设备提供先进的激励功能，旨在提高测量精度。对于工程师，广泛的可用集成电路和设计方法提供了一个现成的解决方案，在低功耗的能量采集设计的传感器激励。