浅谈模拟传感器信号处理 ASSP和数字传感器信号处理

很多朋友对浅谈模拟传感器信号处理，ASSP和数字传感器信号处理不是很了解，每日小编刚好整理了这方面的知识，今天就来带大家一探究竟。

在数字传感器信号处理(DSSP)领域，传感器补偿为这项技术的顶级制造商的设计者铺平了道路。高性能计算引擎的发明使这成为可能。这样，基于DSSP原理的集成电路(IC)现在被采用，从而取得了更好的进步。本文讨论了DSSP体系结构及其在MAX1460传感器信号调理器上的应用。MEMS压力传感器的特性

目前为汽车市场生产的大多数MEMS压力传感器都包括一个四电阻惠斯通电桥，该电桥通过批量蚀刻微机械加工技术制造在单个单片芯片上。集成在传感器芯片中的压阻元件位于适合沿压力传感膜片周边进行应变测量的位置(见图1)。这些传感器很便宜，因为它们被加工成晶片上的集成电路，晶片上可能包含数百到数千个传感元件。

在桥梁结构中，对角相对的腿的阻力根据压力引起的机械变形在相同方向上相等地变化。当一组对角相对的腿的阻力在压力下增加时，另一组的阻力减小，反之亦然。电压或电流形式的电桥激励施加在电桥的两个对角上。这些端子在图1中显示为Exc和-Exc，通常称为“激励输入”或“电桥驱动输入”。

电阻的任何变化(即压力)都会被检测为电桥另外两个角(图1中的Vout和-Vout)之间的电压差，通常称为“电桥输出”或“信号输出”。遗憾的是，对于硅压阻传感器，电压差非常小(几十毫伏)。此外，未补偿传感器的全量程输出(FSO)可能显示出对温度的强非线性依赖性、大的初始偏移(高达FSO的100%或更多)以及偏移随温度的强漂移。

FSO被定义为对应于最大和最小施加压力的传感器输出之间的差值。因此，传感器在使用前必须进行补偿。

模拟传感器信号处理(ASSP)集成ASSP的第一代IC通常只包含差分至单端放大器。传感器的所有性能特征都被放大和传递，使得传感器制造商承担了确立传感器性能的重任。通常，压力传感器信号和温度信号被提供给电子控制单元(ECU ),其使用查找表来获得合理的压力估计。

这些结构在发动机管理模块中用于处理代表大气压力(BAP)和歧管压力(MAP)的数据。这些设计在模拟域中执行校准和补偿。为了存储特定传感器的数据，使用模拟“存储”元件，如电位计、分立电阻或电容(其中一些取决于温度)和激光调整电阻。这种方法的主要问题如下：

由于传感器的非线性，补偿精度受到限制。激光微调器和其他自动化设备的高成本测试和微调通常需要各种设置和大量组件，以防止小型化数字传感器信号处理(DSSP)。

第三代DSSP的架构风格以全数字补偿和纠错方案为特征。具有极精细几何结构的混合信号CMOS IC技术将复杂的数字信号处理器(DSP)集成到传感器补偿器IC中。DSP专门用于执行传感器补偿计算，使传感器输出能够达到传感器的所有固有精度。理论上，一阶和二阶温度效应引起的满量程输出(FSO)和失调的线性化可使整体线性度随温度的变化优于传感器本身的线性度。

作为背景，请考虑以下对第三波架构的成功至关重要的关键因素：传感器在温度和压力下的可重复性、高分辨率A/D转换(至少16位)、具有16位乘法和加法的计算引擎的数字逻辑和信号转换电路之间的同步操作、所有模拟信号处理子系统的比例操作、高分辨率(至少12位)D/A转换器的低功耗，此外，请考虑以下关于数字信号处理的一般规则：

传感器的稳定性、可重复性和迟滞性不能通过计算来提高。计算量可能会减少，但绝不会提高信号分辨率。输出信号精度将低于输入信号的精度。现在，新器件MAX1460可以利用等式1执行补偿压力传感器所需的算术运算。由于该器件可以利用其片上ADC对数字化压力传感器信号执行这些算术运算(利用其片上处理器)，因此被称为智能ADC。参见上面的图2。结论

本文介绍了压力传感器的一些原理、历史及其在工业中的应用。模拟传感器信号处理(ASSP)和数字传感器信号处理(DSSP)也在讨论之列，但由于它们是涉及传感器范围和失调补偿的架构，因此更关注DSSP。hfy

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