為傳感器測量提供靈活的頻率調諧功能的數字波形發(fā)生器

可變電阻傳感器可以將一個(gè)固定的直流激勵電壓或電流變換成一個(gè)被測量直接函數的電流或電壓。在另一類(lèi)傳感器中，移動(dòng)物體或流體可以通過(guò)改變一個(gè)LC電路的電感值或電容值來(lái)產(chǎn)生一個(gè)傳感器信號。圖1示出了一個(gè)基本的交流驅動(dòng)調諧電路接近式傳感器（即L和C）以及采樣電阻器R。在靜態(tài)條件下，L和C諧振并在某一頻率下具有最大阻抗。當一個(gè)物體接近該傳感器時(shí)，L或C值發(fā)生變化并改變電路的諧振頻率。只要用一個(gè)固定頻率來(lái)激勵傳感器，并測量輸出電壓V2相對于激勵電壓V1的相位或幅度變化，就可以推導出該物體的位置。不過(guò)，這種方法會(huì )限制傳感器的動(dòng)態(tài)范圍和分辨率。

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作為一種替代方法，可以使用一個(gè)跟蹤傳感器諧振頻率變化的掃頻交流電源來(lái)驅動(dòng)傳感器。圖2示出了一種由一個(gè)DDS（直接數字合成）器件IC1來(lái)提供一正弦波激勵電壓的方法。低通濾波器IC2濾除時(shí)鐘噪聲和諧波。放大器IC3驅動(dòng)傳感器。放大器IC4提高傳感器的輸出電壓V2并驅動(dòng)IC5。IC5是一個(gè)雙通道12位ADC，它同時(shí)對參考電壓V1和IC4的輸出進(jìn)行采樣和數字化。具有DSP功能的微控制器IC6對傳感器輸出的幅度和相位進(jìn)行分析，并通過(guò)交替對IC1的一對頻率控制寄存器進(jìn)行編程來(lái)設置IC1的頻率。IC6的一個(gè)串行端口把位置數據傳送到外部控制器。在使用不同類(lèi)型的傳感器時(shí)，利用DDS/DSP組合可以提供相當好的靈活性。例如，某些傳感器需要一個(gè)相對狹窄而分辨率卻很高的激勵頻率范圍，而另一些傳感器則可能在寬掃頻激勵下發(fā)揮最佳的作用。