傳感器電子電路的主要目標(biāo)是為控制單元提供與被測(cè)物理量呈正比的純凈信號(hào)。通常，來(lái)自傳感器的信號(hào)經(jīng)過(guò)調(diào)整后，再進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。每一個(gè)階段都會(huì)產(chǎn)生誤差，并被累加到被測(cè)信號(hào)上。噪聲通常被低通濾波器立即消除，模數(shù)轉(zhuǎn)換誤差也被限制在可接受的范圍內(nèi)，而通
傳感器電子電路的主要目標(biāo)是為控制單元提供與被測(cè)物理量呈正比的“純凈”信號(hào)。通常，來(lái)自傳感器的信號(hào)經(jīng)過(guò)調(diào)整后，再進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。每一個(gè)階段都會(huì)產(chǎn)生誤差，并被累加到被測(cè)信號(hào)上。噪聲通常被低通濾波器立即消除，模數(shù)轉(zhuǎn)換誤差也被限制在可接受的范圍內(nèi)，而通過(guò)選擇所需的分辨率，傳感器的熱效應(yīng)誤差也可以忽略不計(jì)，或者更可能的是在數(shù)字域內(nèi)對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)償。
只要系統(tǒng)外圍的檢測(cè)器數(shù)目相對(duì)較少，那么在數(shù)字域進(jìn)行的熱補(bǔ)償是可以接受的。不過(guò)，隨著傳感器數(shù)量的不斷增加，系統(tǒng)的可靠性和性能將急劇下降。因此，自適應(yīng)傳感器偏置技術(shù)成為解決這個(gè)問(wèn)題的關(guān)鍵。
現(xiàn)在以橋式壓力傳感器為例來(lái)說(shuō)明此問(wèn)題。在這種類(lèi)型的設(shè)計(jì)中，四個(gè)將壓力轉(zhuǎn)換成電阻值的傳感器被搭成惠斯通電橋(見(jiàn)圖1)。參考電壓施加在其中的一組對(duì)角上，阻抗值的任何變化都將在另一組對(duì)角的電壓值上反映出來(lái)。理想情況下，當(dāng)沒(méi)有施加壓力時(shí)，四個(gè)阻抗值是相等的，惠斯通電橋處于平衡狀態(tài)，因此沒(méi)有電壓輸出。不過(guò)，環(huán)境的熱效應(yīng)將使系統(tǒng)產(chǎn)生微小的不平衡，從而導(dǎo)致在被測(cè)電壓中出現(xiàn)噪聲。
因此，我們的挑戰(zhàn)是設(shè)計(jì)一個(gè)能夠?qū)崞七M(jìn)行動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)南到y(tǒng)解決方案，以便在整個(gè)工作溫度范圍內(nèi)，當(dāng)沒(méi)有壓力輸入時(shí)，電路沒(méi)有電壓輸出。此外，在全溫度范圍內(nèi)，對(duì)于一個(gè)給定的壓力值，電路的輸出應(yīng)該是一個(gè)恒定值。
惠斯通電橋兩個(gè)電壓輸出的差值必須被分解為兩種不同的量：代表所測(cè)壓力的電壓和偏移電壓。對(duì)一個(gè)給定的恒定溫度，電壓差的變化范圍稱(chēng)為跨距(Span)，它起始于偏移電壓?；菟雇姌蛐枰黾觾蓚€(gè)額外的電路來(lái)補(bǔ)償跨距和偏移值的變化。每個(gè)電路模塊都由數(shù)字控制電位器(DCP)產(chǎn)生的可變電阻進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制。Pot1和Pot2是DCP的模擬電阻陣列，阻值分別為“a”和“b”(見(jiàn)圖2)。
只要傳感器工作在等溫環(huán)境中，傳感器的偏移和跨距就將保持在預(yù)期的范圍內(nèi)，因此“a”和“b”將固定不變。一旦溫度變化，為了使傳感器的輸出保持在穩(wěn)定的特性范圍內(nèi)，就必須重新調(diào)整這些滑動(dòng)觸點(diǎn)的位置。在這種情況下，“a”和“b”的調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)將由外部溫度 傳感器和DCP中的片上EPROM寄存器共同提供。DCP根據(jù)傳感器的溫度和壓力特性，執(zhí)行查找表操作，找出事先存儲(chǔ)在EPROM中對(duì)應(yīng)的典型差分電壓。
雖然以上分析是基于壓力傳感器電路，但主要的原理(如傳感器偏移和跨距的熱漂移)能夠以類(lèi)似的方式適用于其它任何傳感器電路。使用Xicor公司自適應(yīng)、可重調(diào)整電位器的XDCP解決方案，將為這些應(yīng)用增加更多的自由度。
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