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              淺談模擬傳感器信號處理(ASSP)和數字傳感器信號處理

              電子設計 ? 2021-04-30 12:14 ? 次閱讀

              在數字傳感器信號處理(DSSP)領域,傳感器補償已在該技術頂級制造商的設計人員心中鋪平了道路。高性能計算引擎的發明使這成為可能。通過這種方式,現在以DSSP原理采用集成電路(IC),從而取得了更好的進步。本文討論了DSSP架構以及如何在MAX1460傳感器信號調理器上使用它。

              MEMS壓力傳感器的特性

              當今為汽車市場生產的大多數MEMS壓力傳感器均包含一個四電阻惠斯通電橋,該四電阻惠斯通電橋采用批量蝕刻微加工技術在單個整體式芯片上制成。集成在傳感器芯片中的壓阻元件沿著壓力傳感膜片的外圍位于適合應變測量的位置(見圖1)。這些傳感器是便宜的,因為它們被作為集成電路處理在可能包含數百到數千個傳感元件的晶片上。

              pIYBAGCLg-KAO1tdAAARAPGnv50695.png

              在橋結構中,對角相對的支腿的阻力根據壓力引起的機械變形而在相同方向上均等地變化。隨著一組在壓力下對角相對的支腿的阻力增加,另一組的阻力減小,反之亦然??邕^橋的兩個相對角施加電壓或電流形式的橋激勵。這些端子在圖1中顯示為+ Exc和-Exc,通常稱為“勵磁輸入”或“橋驅動輸入”。

              電阻(即壓力)的任何變化都將檢測為電橋其他兩個角(圖1中的+ Vout和-Vout)之間的電壓差,這些電壓差通常稱為“電橋輸出”或“信號輸出”。 ”不幸的是,對于硅壓阻傳感器,該電壓差很?。◣资练?。此外,未補償傳感器的全跨度輸出(FSO)可能表現出對溫度的強烈非線性依賴性,較大的初始偏移量(高達FSO的100%或更高)以及偏移量隨溫度的強烈漂移。FSO定義為對應于最大和最小施加壓力的傳感器輸出之差。因此,必須在使用傳感器之前對其進行補償。

              模擬傳感器信號處理(ASSP)

              集成ASSP的第一代IC通常只包含差分至單端放大器。傳感器的所有性能特性都得到了放大和傳遞,使傳感器制造商承擔起建立傳感器性能的重任。通常,將壓力傳感器信號和溫度信號提供給電子控制單元(ECU),該電子控制單元使用查找表來獲得合理的壓力估計值。

              這些架構在發動機管理模塊中用于處理代表大氣氣壓(BAP)和歧管氣壓(MAP)的數據。這些設計在模擬域中執行校準和補償。為了存儲特定于傳感器的數據,使用了模擬“存儲器”組件,例如電位計,分立電阻器電容器(其中一些取決于溫度)以及激光微調電阻器。這種方法的主要問題如下:

              • 由于傳感器的非線性而導致的補償精度受到限制
              • 激光微調機和其他自動化設備的高成本
              • 測試和修整通常需要多種設置
              • 高組件數量,防止小型化

              數字傳感器信號處理(DSSP)

              第三代DSSP架構風格的特征在于全數字補償和糾錯方案。幾何形狀極細的混合信號CMOS IC技術已將復雜的數字信號處理器(DSP)集成到傳感器補償器IC中。DSP專為執行傳感器補償計算而設計,使傳感器輸出能夠實現傳感器固有的所有精度。從理論上講,將一階和二階溫度效應對全跨度輸出(FSO)和失調進行線性化處理可使整體線性度相對于溫度的變化優于傳感器本身的線性度。

              作為背景,請考慮以下幾個關鍵因素對于成功使第三波架構成功至關重要:

              • 傳感器在溫度和壓力下的可重復性
              • 高分辨率A / D轉換(最少16位)
              • 具有16位乘法和加法的計算引擎
              • 數字邏輯與信號轉換電路之間的同步操作
              • 所有模擬信號處理子系統的比例操作
              • 高分辨率(最小12位)D / A轉換器
              • 低功耗

              另外,請考慮以下有關數字信號處理的一般規則:

              • 換能器的穩定性,可重復性和滯后性無法通過計算得到改善。
              • 計算可能會降低,但絕不會增加信號分辨率。
              • 輸出信號精度將小于輸入信號分辨率。

              o4YBAGCLg-2AAvsbAAAkXahmaRw328.png

              現在,一種新型器件MAX1460可通過使用公式1來執行補償壓力傳感器所需的算術運算。因為該器件可以對數字化的壓力傳感器信號執行這些算術運算(使用其板載處理器)借助其板載ADC,它被稱為智能ADC。參見上面的圖2。

              結論

              本文介紹了傳感器壓力的一些原理,它的歷史和在行業中的使用。還討論了模擬傳感器信號處理(ASSP)和數字傳感器信號處理(DSSP),但由于它是涉及傳感器跨度和偏移補償的體系結構,因此更加關注DSSP。

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              CAT-DCS0007 MS5637 DIGILENT PMOD

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              CAT-DCS0007 MS5637 DIGILENT PMOD

              CAT-DCS0015 用于 XPLAINEDPRO 的 TSYS01 擴展板

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              發表于 12-14 23:00 ? 8次 閱讀
              CAT-DCS0015 用于 XPLAINEDPRO 的 TSYS01 擴展板

              CAT-DCS0016 用于 XPLAINEDPRO 的 TSYS02D 擴展板

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              CAT-DCS0016 用于 XPLAINEDPRO 的 TSYS02D 擴展板

              CAT-DCS0010 TSYS02D DIGILENT PMOD

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              發表于 12-14 23:00 ? 4次 閱讀
              CAT-DCS0010 TSYS02D DIGILENT PMOD

              CAT-DCS0017 用于 XPLAINEDPRO 的 KMA36(A) 擴展板

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              發表于 12-14 23:00 ? 8次 閱讀
              CAT-DCS0017 用于 XPLAINEDPRO 的 KMA36(A) 擴展板

              CAT-DCS0011 KMA36 DIGILENT PMOD

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              發表于 12-14 23:00 ? 6次 閱讀
              CAT-DCS0011 KMA36 DIGILENT PMOD

              CAT-DCS0005 EXPLORER16 PICTAILPLUS MULTISENSE 模塊

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              發表于 12-14 23:00 ? 8次 閱讀
              CAT-DCS0005 EXPLORER16 PICTAILPLUS MULTISENSE 模塊

              請問在這個信號處理與功放電路里,這四個三極管的作用是什么,以及工作原理?

              如題,電路為信號處理與功放電路,原理圖如圖所示。 四個三極管用紅圈圈出來了。 另外,也希望能解答一下藍圈處電路的作用,...
              發表于 12-09 16:26 ? 833次 閱讀
              請問在這個信號處理與功放電路里,這四個三極管的作用是什么,以及工作原理?

              矩陣理論在信號處理的應用

              矩陣理論在信號處理的應用
              發表于 12-08 17:14 ? 189次 閱讀
              矩陣理論在信號處理的應用

              使用原子預選擇實現音頻匹配追蹤算法的資料概述

              匹配追蹤是一種應用于信號處理的稀疏表達貪婪算法,該算法在原子選擇中使用的是遍歷匹配方式,其計算復雜度....
              發表于 11-26 17:01 ? 122次 閱讀
              使用原子預選擇實現音頻匹配追蹤算法的資料概述

              高性能、低元件數的全新ADC前端設計實例

              多路器地址與保持模式狀態位控制著信號的采集與整形。當保持態為零,多路器地址等于所選的輸入通道時,飛跨....
              的頭像 39度創意研究所 發表于 11-20 15:22 ? 663次 閱讀
              高性能、低元件數的全新ADC前端設計實例

              請問Qt編程中信號和信號處理程序的使用方法?

                信號和槽作為Qt的和新機制,在Qt編程中有著非常廣泛的應用。   事實上,我們在Qt開發中,要想妥善的處理各種事件,根本...
              發表于 11-20 08:03 ? 101次 閱讀
              請問Qt編程中信號和信號處理程序的使用方法?

              國際電氣與電子工程師協會官方正式發布了2020年度選舉結果

              官方公告中提到,劉國瑞以 21120 票贏得本次主席選舉,并將于 2022 年 1 月 1 日開始擔....
              的頭像 EDA365 發表于 10-30 11:15 ? 1174次 閱讀
              國際電氣與電子工程師協會官方正式發布了2020年度選舉結果

              關于MIG IP核控制DDR3讀寫測試案例解析

              Memory Options這頁輸入時鐘周期選擇為200MHz,根據Controller Optio....
              的頭像 39度創意研究所 發表于 10-29 14:44 ? 1535次 閱讀
              關于MIG IP核控制DDR3讀寫測試案例解析

              FPGA與DSP的關系

              常所說的單片機側重于控制,不支持信號處理,屬于低端嵌入式處理器,arm可以看做是低端單片機升級版,支....
              的頭像 電子發燒友網工程師 發表于 10-25 09:50 ? 830次 閱讀
              FPGA與DSP的關系

              基于EPIC6F256和TMS320C6713芯片實現光纖傳感信號采集系統的設計

              在光纖傳感信號處理系統中,需要處理的是水聽器陣列的海量信號,對處理速度要求高。用FPGA來實現多路高....
              發表于 10-23 10:50 ? 938次 閱讀
              基于EPIC6F256和TMS320C6713芯片實現光纖傳感信號采集系統的設計

              AM調制怎么輸出一個幅值可調的調制波?

              想做一個電路實現效果就是AM調制出的調制波,**載波頻率20K以內**、**調制信號200Hz以內**。 1、之前試過在FPGA中載波信...
              發表于 10-13 11:17 ? 303次 閱讀
              AM調制怎么輸出一個幅值可調的調制波?

              是否采用 Versal?為什么升級到 Versal?

              在探討為什么要升級到 Versal ACAP 時,必須首先認識到所有硬 IP 的價值,包括存儲控制器....
              的頭像 39度創意研究所 發表于 10-11 11:19 ? 1016次 閱讀
              是否采用 Versal?為什么升級到 Versal?

              深度學習中常用的幾種卷積 不同情況下的卷積定義方式

              在本文中,我盡量使用簡單明了的方式向大家解釋深度學習中常用的幾種卷積,希望能夠幫助你建立學習體系,并....
              的頭像 39度創意研究所 發表于 10-08 23:59 ? 1902次 閱讀
              深度學習中常用的幾種卷積 不同情況下的卷積定義方式

              劉宇:振動慣性傳感技術應用的拓荒者

              劉宇團隊充分利用振動陀螺微型化原理性優勢,將傳感、處理、通信、能源等集成在一起,形成導航定位微系統,....
              的頭像 MEMS 發表于 09-13 10:42 ? 988次 閱讀
              劉宇:振動慣性傳感技術應用的拓荒者

              如何使用RF信號處理模塊實現漏極調制系統

              無線設備行業竭力削減設備的成本、尺寸和功耗,而提升高功率放大器的功率附加效率(PAE)仍然是一個極具....
              發表于 09-10 10:46 ? 155次 閱讀
              如何使用RF信號處理模塊實現漏極調制系統

              Maxim發布最新溫度傳感器基礎模擬IC,高精度測量為貨物及設備提供可靠保護

              MAX31889為冷鏈物流提供最高精度的溫度檢測;MAX31825有效簡化消費類及工廠自動化應用中的....
              發表于 09-04 15:19 ? 340次 閱讀
              Maxim發布最新溫度傳感器基礎模擬IC,高精度測量為貨物及設備提供可靠保護

              一種嶄新的3D成像方法:通過捕獲有關光子的時間信息而不是其空間坐標來成像

              在我們生活中,照片和視頻通常是通過使用數字傳感器捕獲光子(光的構建基塊)來制作的。比如,數碼相機由數....
              的頭像 機器人大講堂 發表于 09-03 15:38 ? 651次 閱讀
              一種嶄新的3D成像方法:通過捕獲有關光子的時間信息而不是其空間坐標來成像

              傅立葉變換的實際應用解析

              能有效和能非常簡單地領會的原因是我們使用了一種不太傳統的逼近。重要的是你將學習傅立葉變換的要素而完全....
              的頭像 電子工程技術 發表于 08-25 16:11 ? 2224次 閱讀
              傅立葉變換的實際應用解析

              軟件無線電系統中波形合成單元的設計和實現基帶信號的數字域調制

              本文針對國內外軟件無線電的發展對通用、標準、模塊化硬件平臺的需求提出了一種基于數字上變頻技術的波形合....
              發表于 08-14 17:02 ? 107次 閱讀
              軟件無線電系統中波形合成單元的設計和實現基帶信號的數字域調制

              光學濾波系統借助新的檢測器設計,可進一步增強測量信號的精度

              例如,讀數頭安裝間隙和扭擺公差目前分別可達±0.2mm和±0.9???蛇x配的柵尺包括導軌式 (FAS....
              發表于 08-09 00:08 ? 161次 閱讀
              光學濾波系統借助新的檢測器設計,可進一步增強測量信號的精度

              潮濕引發的電路板常見故障問題

              1、導致電路板中電路參數發生改變引發電路板故障; 2、引發電路板中電路處于短路狀態,致使電路板故障....
              發表于 08-08 10:00 ? 1308次 閱讀
              潮濕引發的電路板常見故障問題

              機器學習和信號處理 | Feel 你的情緒、想法和感受

              在 Chryssoula K. 的母親診斷出患有晚期乳腺癌后,她努力在作為兒女的職責和工作、新生兒、....
              發表于 08-07 16:38 ? 812次 閱讀
              機器學習和信號處理 | Feel 你的情緒、想法和感受

              新概念模擬電路之信號處理電路的PDF電子書免費下載

              峰值檢測定義個與正峰值完全相等的直流電壓。理論上的峰值檢測電路,應不受被測信號幅度大小、頻率高低影響....
              發表于 08-05 08:00 ? 212次 閱讀
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              溫濕度數字傳感器對濃度甲醛的檢測與影響

              人造板是家居裝飾的常用材料。有些劣質人造板會采用劣質膠水用于生產過程中,這些劣質的產品含有高成分的甲....
              發表于 08-03 16:47 ? 428次 閱讀
              溫濕度數字傳感器對濃度甲醛的檢測與影響

              TLV320ADC5140的主要特性和優勢

              德州儀器(TI)推出了一種新型音頻模數轉換器(ADC),能夠在比行業同類產品遠4倍的距離以外采集到清....
              發表于 07-30 17:22 ? 374次 閱讀
              TLV320ADC5140的主要特性和優勢

              關于灰塵傳感器/粉塵傳感器/PM2.5傳感器DSM501的特性

              灰塵傳感器的應用,讓掃地機器人更智能話,實現潔凈度輸出數據和LED顏色顯示直觀地呈現給使用者?;覊m感....
              發表于 07-27 10:40 ? 382次 閱讀
              關于灰塵傳感器/粉塵傳感器/PM2.5傳感器DSM501的特性

              電渦流傳感器的安裝方法

              據了解,電渦流傳感器能靜態和動態地非接觸、高線性度、高分辨力地測量被測金屬導體距探頭表面的距離。它是....
              發表于 07-15 18:13 ? 930次 閱讀
              電渦流傳感器的安裝方法

              4GB 的進程虛擬地址空間被分成哪兩部分?

              關于進程和內存管理我之前有一篇文章單獨講解過,感興趣的同學點這里《別再說你不懂Linux內存管理了,....
              發表于 07-13 09:38 ? 471次 閱讀
              4GB 的進程虛擬地址空間被分成哪兩部分?

              壓力傳感器由壓力敏感元件和信號處理單元組成

              壓力傳感器通常由壓力敏感元件和信號處理單元組成。按不同的測試壓力類型,壓力傳感器可分為表壓傳感器、差....
              的頭像 Murata視頻 發表于 07-02 08:28 ? 1469次 觀看
              壓力傳感器由壓力敏感元件和信號處理單元組成

              MEMS加速度計工作原理介紹

              由上電容、中電容板(可移動)、下電容板等組成;當加速度達到一定值后,中電容板會移動,與上、下電容板的....
              發表于 06-05 10:16 ? 1105次 閱讀
              MEMS加速度計工作原理介紹

              現代信號處理第二版的PDF電子書免費下載

              本書系統、全面地介紹了現代信號處理的主要理論、具有代表性的方法及一些典型應用。全書共7章,內容包括隨....
              發表于 05-06 08:00 ? 625次 閱讀
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              LabVIEW拼圖游戲的仿真與設計課程詳細說明

              熟悉LabVIEW開發環境,掌握基于LabVIEW的虛擬儀器原理、設計方法和實現技巧,運用專業課程中....
              發表于 04-23 08:00 ? 243次 閱讀
              LabVIEW拼圖游戲的仿真與設計課程詳細說明

              已有50年歷史的信號處理難題終于被攻克了

              所謂的快速傅立葉變換現在正在您的手機上運行。眾所周知,FFT是一種信號處理算法,其使用量超出了您的認....
              的頭像 獨愛72H 發表于 04-21 17:28 ? 1328次 閱讀
              已有50年歷史的信號處理難題終于被攻克了

              雷達信號處理基礎第二版PDF電子書免費下載

              在第二版《雷達信號處理基本原理》的前言中,作者首先分享了從數字信號處理的角度深入報道雷達信號處理基本....
              發表于 04-15 08:00 ? 2197次 閱讀
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              男女裸体猛进GⅠF图