智能傳感器已廣泛應(yīng)用于航天、航空、國防、科技和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等各個領(lǐng)域中。例如，它在機(jī)器人領(lǐng)域中有著廣闊應(yīng)用前景，智能傳感器使機(jī)器人具有類人的五官和大腦功能，可感知各種現(xiàn)象，完成各種動作。在工業(yè)生產(chǎn)中，利用傳統(tǒng)的傳感器無法對某些產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)（例如，黏度、硬度、表面光潔度、成分、顏色及味道等）進(jìn)行快速直接測量并在線控制。而利用智能傳感器可直接測量與產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)有函數(shù)關(guān)系的生產(chǎn)過程中的某些量（如溫度、壓力、流量等）。Cygnus公司生產(chǎn)了一種"葡萄糖手表",其外觀像普通手表一樣，戴上它就能實現(xiàn)無疼、無血、連續(xù)的血糖測試。"葡萄糖手表"上有一塊涂著試劑的墊子，當(dāng)墊子與皮膚接觸時，葡萄糖分子就被吸附到墊子上，并與試劑發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生電流。傳感器測量該電流，經(jīng)處理器計算出與該電流對應(yīng)的血糖濃度，并以數(shù)字量顯示。

　　因此，模擬傳感器接口變得非常重要，必須在抵？這些環(huán)境效應(yīng)的同時遵守嚴(yán)格的規(guī)范要求。為實現(xiàn)成功商用，傳感器必須具有低成本、小體積以及低電流（針對電池供電的測量設(shè)備）特性。

　　系統(tǒng)設(shè)計師喜歡將模擬鏈路設(shè)計得盡可能短，希望以此來提高信號抗外部噪聲的能力（數(shù)字電路通常對噪聲不敏感）。過長的模擬鏈要求在后續(xù)電路中使用特定的信號處理電路。

　　例如一級電路提供差分增益，但沒有共模抑制；另一級電路提供共模抑制，但沒有差分增益。雙路電源和高電壓軌還有助于減輕對模擬電路的信噪比要求。對更短模擬鏈以及單電源、低電壓、模擬電壓軌的要求迫使人們開發(fā)創(chuàng)新的架構(gòu)來滿足這些挑戰(zhàn)。

　　因此，在系統(tǒng)設(shè)計之初就要作出的一個決策是模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）和傳感器之間是否直接連接。這種直接連接在某些應(yīng)用場合具有很大的優(yōu)勢。

　　例如，高阻比例橋可以采用許多ADC中包含的基本內(nèi)部參考，而且一些現(xiàn)代ADC包含有高阻緩沖器或PGA，它們可以用來隔離傳感器信號與加載信號及ADC采樣電路引起的電流脈沖信號。

　　但另一方面也存在使用儀表放大器（IA）連接傳感器和ADC的實際例子，其原因是：

　　1. 在靠近信號源的地方將小信號放大可以改善一些應(yīng)用的總信噪比，特別是當(dāng)傳感器不靠近ADC時。

　　2. 許多高性能ADC沒有高阻抗輸入端，因此需要低源阻抗放大器的驅(qū)動才能充分發(fā)揮它們的性能。在這種情況下如果沒有中間放大器，輸入電流尖峰和源阻抗失配等異常情況將帶來增益誤差。

　　3. 外部放大器能幫助用戶針對應(yīng)用優(yōu)化信號調(diào)節(jié)（濾波）。

　　4. 用于制造ADC的最佳半導(dǎo)體工藝并不一定是用于制造放大器的最佳工藝。

　　5. IA提供的增益使傳感器和ADC之間的接口更加容易，因為它不僅可以減輕系統(tǒng)設(shè)計壓力，還能降低總體系統(tǒng)成本。例如，讀取一個無增益的傳感器信號比讀取放大的傳感器信號需要更高的分辨率和昂貴的ADC。LED軟燈條九大優(yōu)點

　　一、純正的色彩：

　　LED軟燈條采用高亮度貼片LED為發(fā)光元件，因此具備了LED發(fā)光元件的優(yōu)點，光色純正、柔和、無眩光。既可以作為裝飾用途，又可以兼做照明用途。

　　二、柔軟性：

　　LED軟燈條采用非常柔軟的FPC為基板，可以任意彎折而不會折斷，易于成型，適合各種廣告造型需要。

　　三、發(fā)熱量小：

　　LED軟燈條的發(fā)光元件是LED，由于單顆LED的功率很低，一般為0.04~0.08W，因此發(fā)熱量不高。可以作為魚缸里的裝飾照明，而不會產(chǎn)生大量熱量造成水溫升高，影響觀賞魚的生長。

　　四、超節(jié)能：

　　LED軟燈條1210的功率每米只有4.8W，5050的LED軟燈條每米功率為7.2W，相對于傳統(tǒng)照明及裝飾燈具而言，功率低了好幾倍，而效果卻好很多。

　　五、環(huán)保：

　　LED軟燈條組成材料無論是LED還是FPC，其材質(zhì)都是采用的環(huán)保材質(zhì)，屬于可回收利用型，不會因為大量使用而造成對環(huán)境的污染和破壞。

　　六、安全：

　　LED軟燈條采用的是低壓直流12V供電電壓，因此使用上非常安全。無論老人、小孩都可以安全使用而不會引起安全隱患。

　　七、簡易安裝：

　　LED軟燈條安裝非常簡便，配用固定夾、線槽、鐵線、鐵網(wǎng)等即可安裝在多種支承面上。另外，由于LED軟燈條輕、薄，因此，采用雙面膠也可以實現(xiàn)固定的功能。無需專業(yè)人員即可安裝，可以真正享受DIY的裝飾樂趣。

　　八、壽命長：

　　LED軟燈條的正常使用壽命是8~10萬小時，每天24小時不停的工作，其壽命都差不多近10年。因此，LED軟燈條的壽命是傳統(tǒng)燈具的好幾倍。

　　九、應(yīng)用范圍廣：

　　LED軟燈條因為柔軟、輕薄、色彩純正等特點，被廣泛應(yīng)用于樓體輪廓，臺階，展臺，橋梁，酒店，KTV裝飾照明，以及廣告招牌的制作、各種大型動畫、字畫的廣告設(shè)計等場所。隨著LED軟燈條技術(shù)的逐漸成熟，其應(yīng)用范圍將更加廣泛。
 

　　低偏移儀表放大器的好處

　　當(dāng)使用IA讀取傳感器信號時經(jīng)常會遇到各種直流誤差問題，主要根源是輸入電壓偏移效應(yīng)。事實上，引起直流誤差的其它每個根源都是根據(jù)輸入偏移電壓進(jìn)行建模的，其中直流CMRR代表直流輸入偏移電壓隨輸入共模電壓的變化，直流PSRR代表直流輸入偏移電壓隨電源電壓變化而發(fā)生的改變。

　　也許引起直流誤差的最重要根源是噪聲，而噪聲是半導(dǎo)體芯片設(shè)計和工藝中所固有的。因為大多數(shù)傳感器信號被高增益模塊所放大，以輸入信號為參考的噪聲也被放大同樣的增益。噪聲有兩種形式：粉色噪聲（也稱為1/f或閃爍噪聲）和白色噪聲。粉色噪聲在低頻段（小于100Hz左右）更重要，白色噪聲一般決定了信號帶寬更高的芯片性能。

　　高頻功率放大器是通信系統(tǒng)中發(fā)送裝置的重要組件。按其工作頻帶的寬窄劃分為窄帶高頻功率放大器和寬帶高頻功率放大器兩種，窄帶高頻功率放大器通常以具有選頻濾波作用的選頻電路作為輸出回路，故又稱為調(diào)諧功率放大器或諧振功率放大器；寬帶高頻功率放大器的輸出電路則是傳輸線變壓器或其他寬帶匹配電路，因此又稱為非調(diào)諧功率放大器。高頻功率放大器是一種能量轉(zhuǎn)換器件，它將電源供給的直流能量轉(zhuǎn)換成為高頻交流輸出在 “低頻電子線路”課程中已知，放大器可以按照電流導(dǎo)通角的不同，將其分為甲、乙、丙三類工作狀態(tài)。

　　粉色噪聲是由于半導(dǎo)體表面上的缺陷點處發(fā)生的重組效應(yīng)引起的。因此與雙極器件產(chǎn)生的噪聲相比，CMOS器件的噪聲具有更大的幅度和更高的角頻率。（噪聲角頻率是指粉色噪聲密度與白色噪聲密度相等時的頻率）

　　大多數(shù)傳感器選用高阻抗輸入，這迫使IA采用CMOS前端，從而使設(shè)計師必須面對隨之而來的更高低頻噪聲電平。幸運的是，能夠連續(xù)補償輸入偏移電壓的零漂移電路設(shè)計技術(shù)可以用來消除低頻輸入粉色噪聲。

流行的新架構(gòu)

　　傳統(tǒng)IA使用三個運放搭建成一個輸入緩沖級和一個輸出級電路（圖1）。輸入緩沖級電路提供全部差分增益、單位共模增益和高阻抗輸入，差分放大器輸出級提供共模增益為零的單位差分增益。這種IA可以用于許多場合，但它的簡單性掩蓋了兩個重要的缺點：可用的輸入共模電壓范圍有限，交流CMRR也有限。

　　在傳統(tǒng)的三運放儀表放大器中，輸入緩沖級電路提供了所有的差分增益、單位共模增益和高阻抗輸入。

　　基于三個運放架構(gòu)的IA僅具有有限的傳輸特性（圖2）。在輸入共模和輸入差分電壓的某種組合條件下，這種架構(gòu)中的緩沖放大器A1和A2的輸出很容易達(dá)到電源電壓軌而飽和。在這種狀況下，IA將無法抑制輸入共模電壓。

　　儀表放大器在不同共模電壓處的有限傳輸特性（在高增益處眼圖有所壓縮）。

　　因此，大多數(shù)三運放IA的數(shù)據(jù)手冊都給出了可用的輸入共模電壓對輸出電壓的曲線圖。因為輸出電壓只是按比例縮放的輸入差分電壓，因此這種圖中的兩個軸也可標(biāo)記為“輸入共模電壓對輸入差分電壓”。六邊形內(nèi)的灰色區(qū)域代表了“有效”工作區(qū)，在這個區(qū)域內(nèi)放大器A1和A2的輸出不會飽和至電源電壓軌。

　　請注意，圖2所示的圖形對單電源應(yīng)用有重要的含義。共模電壓很容易接近電路地電平，這是灰色區(qū)域不能延伸到的地方！因此某些應(yīng)用（如低邊電流檢測）不能使用傳統(tǒng)的三運放IA，因為它們的輸入共模電壓等于地電平。

　　三運放IA可以通過匹配差分放大器周圍的片內(nèi)電阻而獲得較高的共模抑制性能，但這種IA的反饋架構(gòu)將大大降低交流CMRR。為克服這些缺點，業(yè)界開發(fā)出另一種IA架構(gòu)，例如2gm間接電流反饋方法（圖3）。IA的間接電流反饋架構(gòu)由兩個匹配的跨導(dǎo)放大器和一個高增益放大器組成。

　　這種架構(gòu)由兩個匹配的跨導(dǎo)放大器和一個高增益放大器組成。這兩個匹配的放大器的gm的相同，在輸入端將產(chǎn)生相等的差分電壓，因此輸出電壓取決于電阻分壓比Rf/Rg。輸出共模電壓通過REF引腳上的電壓設(shè)定。由輸入gm放大器實現(xiàn)的電壓到電流轉(zhuǎn)換電路天生就能抑制輸入共模電壓，從而使放大器具有高的直流和交流CMRR。

　　即使輸入共模電壓等于負(fù)電源電壓軌，間接電流反饋IA架構(gòu)也能實現(xiàn)滿幅輸出電壓，因此這種間接電流反饋IA的工作范圍要比三運放IA架構(gòu)寬得多。美信集成產(chǎn)品公司（Maxim）的MAX4460/1/2和MAX4208/9便是這類IA產(chǎn)品。

　　偏移抵消技術(shù)：跟隨漂移？

　　IA的兩個重要指標(biāo)是粉色噪聲（也稱為1/f或閃爍噪聲）和輸入偏移電壓及其相對溫度和時間的漂移。1/f噪聲是一種低頻現(xiàn)象，許多用于實現(xiàn)“零漂移”和輸入偏移電壓抵消的電路技術(shù)同樣能消除1/f噪聲。這些技術(shù)包括采樣放大器、自動調(diào)零放大器、斬波放大器、斬波-穩(wěn)定放大器以及斬波-斬波-穩(wěn)定放大器（如MAX4208）。

　　IA產(chǎn)品的操作系統(tǒng)都將針對個別產(chǎn)品來設(shè)計，不僅可使產(chǎn)品的系統(tǒng)簡單化，亦可節(jié)省設(shè)計的研發(fā)成本，及降低產(chǎn)品的耗電性。為了讓Internet走入生活，將PC中數(shù)字技術(shù)嵌入日常生活家電中就成為首要的方案，由于IA屬于消費電子產(chǎn)品，而消費者對此種產(chǎn)品的停電或者當(dāng)機(jī)的容忍度相當(dāng)?shù)牡?，因此IA產(chǎn)品的操作系統(tǒng)首重可靠度。

　　IA產(chǎn)品未來將逐漸取代傳統(tǒng)家電器材，因此一個家庭將擁有多個IA產(chǎn)品，而到時這些IA產(chǎn)品都必須相互連接，才能發(fā)揮綜效，因此未來則必將形成家庭網(wǎng)絡(luò)。另外，由于IA產(chǎn)品的種類功能多元化，必須搭配相關(guān)的電子商務(wù)使用，所以IA與ISP、ICP業(yè)者合作成為一種必然的趨勢，與其合作也對開拓市場則有加乘的效果，而未來信息家電皆采用嵌入式操作系統(tǒng)，因此預(yù)設(shè)的門戶網(wǎng)站可能就是設(shè)備的提供者。[

　　應(yīng)用實例

　　下面介紹兩種IA應(yīng)用，一種是比例橋電路，另一種是低邊電流檢測放大器。

　　1.比例橋

　　比例橋是標(biāo)準(zhǔn)橋測量系統(tǒng)的一個變種，它能提供同樣高的精度，但成本更低。成本低的原因是比例橋不需要用高精度的參考源驅(qū)動橋和ADC參考輸入，一個“自由”但相對精度不高的高ppm/℃參考信號源就可以同時驅(qū)動橋和ADC。

　　眾所周知，即使具有“軌到軌”輸出的運放在驅(qū)動其輸出到數(shù)百毫伏的任一電壓軌時也很難保持最大精度。因此，對具有高動態(tài)范圍和單極信號輸入的放大器來說，有必要將輸出偏置在大于地電平約250mV左右。這種偏置電壓需要驅(qū)動電阻鏈的一端，因此必須加入低輸出阻抗的緩沖器進(jìn)行驅(qū)動，以免引入不必要的增益誤差。為盡量減小輸出誤差，這種單位增益運放緩沖器也應(yīng)具有低直流偏移和低漂移特性。

　　MAX4208儀表放大器在小型μMAX封裝內(nèi)集成了一個高精度的零漂移運放緩沖器和一個2gm的間接電流反饋IA，其中的緩沖器允許用一個簡單的外接電阻分壓器建立穩(wěn)定、與ADC參考電壓成比例關(guān)系的偏置參考電壓。IA內(nèi)部的斬波-斬波-穩(wěn)定架構(gòu)可以同時消除主（前向）和反饋通道中運放緩沖器和放大器的粉色噪聲效應(yīng)。此外，MAX4208還具有對功率敏感應(yīng)用非常有用的斷電模式。

　　2.完美的電流檢測

　　如今的便攜式電子設(shè)備對有效功率管理的需求越來越大，這重新引起了人們對電流檢測放大器的興趣。地電平檢測IA可以用作存儲器模塊或微處理器的內(nèi)核電壓路徑中的高邊電流檢測放大器（圖4），也可以用作H橋功率電子轉(zhuǎn)換器反饋路徑中的低邊電流檢測放大器。

　　計算機(jī)硬件的內(nèi)核電壓可能在0.9到1.5V范圍內(nèi)變化，因此這種很小的檢測電壓必須在很低且不斷變化的共模電壓環(huán)境下測量。諸如MAX4208這樣具有低VOS、高CMRR且架構(gòu)針對單電源應(yīng)用專門優(yōu)化過的IA就非常適合這種應(yīng)用場合。

        為檢測計算機(jī)應(yīng)用中的大電流，可以將地電平檢測IA用作內(nèi)核電壓路徑中的高邊電流檢測放大器。

　　這些應(yīng)用中的電流特別高，因此檢測電壓必須非常小才能避免在檢測電阻上產(chǎn)生過多的功率損失。通常，這個檢測電阻可能是電源電感本身的ESR。為精確讀取這個很小的檢測電壓，輸入偏移電壓與將被高精度放大的最小檢測電壓相比必須非常小。