引言

　　當今的許多工業和儀器儀表應用都涉及傳感器測量。傳感器的功能就是監視系統中的變化，然后將此數據反饋給主控制器。用于簡單的電壓或電流測量的傳感器可能是電阻性的。但是，有些傳感器系統可能是電感性或電容性的，就是說在傳感器頻率范圍內阻抗變化是非線性的。

　　這類復阻抗傳感器的典型例子就是接近傳感器——用于檢測一個運動物體的相對距離;另外，容性傳感器或感性傳感器——在醫用設備中用于測量血流或者分析血壓或血質。

　　為了用這些“復阻抗傳感器”實現測量，必須提供一種交流(AC)激勵頻率源在傳感器的頻率范圍內進行掃描。本文試圖說明如何采用單芯片數字波形發生器輕松實現這種高達10 MHz的頻率掃描。還介紹了一種帶集成激勵、響應和數字信號處理器(DSP)功能完整的單芯片傳感器解決方案，它適合要求高達近50 kHz激勵頻率的應用。

　　傳感器：工作原理

　　圖1示出一種具由感抗和容抗特性組成的復阻抗傳感器模型。

　　通過傳感器的激勵頻率信號會根據傳感器的L或C瞬時值表現出相應的幅度、頻率或者相位的改變。例如，超聲波液流計會表現出相位偏移，而接近傳感器會引起幅度改變。

　　圖1. 具有復阻抗特性的傳感器模型

　　跟蹤這種變化阻抗的最常用方法就是監視電路的諧振頻率。諧振頻率就是電容值等于電感值所在的頻率點。這也是頻率曲線上最大阻抗值對應的頻率點。例如，考慮如圖2所示的接近傳感器情況。在正常情況下，例如在靜態條件下，傳感器的L，R和C都具有一個唯一值，在諧振頻率Fo處具有最大阻抗值。當一個運動物體接近傳感器時，那么傳感器的L和C值就會改變，并且產生一個新的諧振頻率。通過監測諧振頻率的變化(從而導致阻抗的變化)，就有可能推測出運動物體相對傳感器的移動距離。

　　圖2 . 接近傳感器的諧振頻率隨移動距離的變化

　　計算諧振頻率

　　計算電路的諧振頻率需要測量頻率和阻抗的關系(如圖2所示)，尤其是需要一個能夠在一定頻率范圍內具有掃描能力的波形發生器。一種簡單、低成本的實現方法就是采用AD5930波形發生器。AD5930具有在一組預設置的頻率范圍內提供線性掃描的能力。一旦條件設定，就無需進一步的控制，除了一個用于啟動頻率掃描的觸發器。

　　AD5930具有許多優點：輸出頻率的分辨率為28 bit，所以用戶能以小于0.1 Hz的控制精度輸出頻率。其輸出頻率范圍為0～10 MHz，從而對選擇傳感器具有很大的靈活性。例如，有些傳感器的頻率范圍很窄，但是要求在此頻率范圍內具有很高的分辨率。還有些傳感器可能需要很寬的調頻范圍，但是分辨率要求較低。

　　采用這種方法很容易計算出傳感器的諧振頻率。