常用的传感器信号调理电路（2） 转换器, 传感器, 二极管, 放大器, 分析仪

yuyang911220

辐射分析仪通道 辐射谱测量来自辐射源的发射能量的分布，辐射源可以是粒子，x射线或γ射线。辐射照到闪光晶体上并发射强度正比于能量的短脉冲。然后由pin光电二极管把光转换为电流。放大器（见图4）用做首置放大器和pin光电二极管输出的电流/电压转换器。此电路为用于基本辐射谱的单通道分析仪。信号的脉冲幅度包含重要信息，所以低输入失调电压和低失调电压漂移是重要的。宽带宽为处理脉冲（可窄到几纳秒）提供快速响应。首置放大器输出（vout）到脉冲幅度分析仪（如快速adc）来测量和储存每个峰值发生的数。分布是单个源的光谱。反馈电阻r1值取决于来自pin光电二极管的最大电流和到adc的最大输出电压。因此，r1=（max vout）/（max isignal）。电容c1用于pin光电二极管寄生电容的补偿。r2和c2相当于r1和c1用于补偿放大器非倒相输入的输入偏置电流。


热电耦接口电路 热电偶根据两个不同金属线结点之间的温度差提供电压信号。热电偶温度传感器具有一个感测端（金属a/金属b连接端）和一个参考端。冷端参考温度与热电偶信号一道进行控制和测量。热电偶具有大约10mv/℃~80mv/℃的小信号电平范围和小的源阻抗。配置成差分放大器的单放大器（图5）把信号放大到adc输入所需的电平。差分放大器增益为： av=xr/r 其中x是电阻比，它决定增益。差分配置有助于抑制热电偶线的共模拾取。放大器应具有低失调电压和低失调电压漂移。


信号调理系统的最后级--adc 信号调理系统的基本目标是尽可能快速、完整和便宜地把模拟传感器数据变换为数字形式，此任务就落在adc身上。所用adc的类型由一系列参数决定。这包括所需的分辨率（位数）、速度（数据吞吐率）、ac或dc信号输入、精度（dc和ac）、等待时间和电源电平。在输出端的重要参数包括串行或并行、处理器的输入电压电平、有效的电源电压和功耗考虑。 大多数信号调理应用采用逐次逼近（sar）或积分型adc.这两种adc能很好地处理dc信号，而sar型adc对快速ac信号能提供更好的支持（表2）。sar转换器是所有adc中最通用的，这种转换器把高分辨率（高达16位）和高吞吐能力结合在一起。


积分adc具有长操作时间，这是因为所用转换方法的原因，但通过信号平均使其具有噪音低的特点。对于中频ac信号，d-s转换器是最好的选择，因为它们具有高分辨率和高精度。d-s转换器分辨率高达24位，但以降低速度为代价，其等待时间非常长。其他两类adc-流水线和分段adc是高速器件，非常适合用于转换高频ac信号。