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传感器电路的设计方法

传感器电路的设计方法因人而异,可以有各种具体的实施路径。通常的设计方法和内容有如下各项:
  (1)提出设计任务——根据传感器的类型及输出特性、后续电路的输入要求和使用环境等,提出和确定传感器电路需实现的功能和所要达到的技术指标,如信号变换功能、放大倍数、准确度、动特性、尺寸、稳定性和可靠性等定量的技术指标。
  (2)确定电路结构形式——根据对电路性能指标的要求确定电路的结构形式,如用单端输入还是差动输入、电路由几部分组成等等。设计时,一般先确定主电路部分,再确定附加功能电路,画出方框图,再具体设计各方框图中的具体内容。
  (3)误差分配——根据电路总的准确度,对组成电路的各部分进行误差分配。分配的原则是:按实现准确度高低的难易程度和成本进行分配,即容易实现准确度高的部分,误差分配得小一些;难以实现准确度高或能实现准确度高但会使成本很高的部分,误差分配得大一些。误差分配之后,再进行误差综合,使其不超过总误差要求。
  (4) 参数估算——在进行完结构设计和误差分配之后,需对各组成部分进行电路参数估算,如放大倍数、需要的元器件参数等,对元器件提出确切的定量性能指标要求。
  (5)抗电磁和温度干扰设计——为提高电路工作的可靠性和稳定性,在电路中要有抗电磁干扰措施和抗环境温度变化的措施。
  (6)选择元器件——根据电路参数估算和总体性能指标要求,选择各部分电路的元器件,包括规格型号、级别、生产厂家等,并列出元件表。
  (7)电路的组装——按照设计的电路进行组装与调试。其方法可以是由前向后、也可以是由后向前组装。不管是哪种方法,均应是分级进行,一部分组装无误、工作正常后,再组装下一部分,这样做便于发现问题及时纠正、以提高工作效率。
  (8)性能测试与分析——电路组装完毕且能正常工作后,需要进行性能测试。性能测试要取得足够进行统计分析的数据。性能测试的条件要模拟实际的使用环境或进行环境例行实验(如高温、低温,电磁干扰、振动等)。对测试的结果进行性能指标的分析并与设计指标进行比较。
  (9)电路改进——对于没有完全达到设计要求的电路,需要进行相应的改进。改进后的电路还要进行性能测试和分析,直到达到要求为止。
  (10)设计PCB图——对于已达到设计要求的电路,要设计图、制作印制电路板,在印制电路板上组装元器件,制作成可供实际使用的电路板。