2.2 灵敏度和增益

[音乐播放] 大家好，欢迎观看有关灵敏度和增益的 TI 高精度实验室视频。 在本视频中，我们将讨论灵敏度和 增益的定义及其与温度 检测的关系。 模拟温度传感器的增益或敏感性用于 度量相对于温度变化 dx 的 传感器输出变化 dy --温度变化通常是 1 摄氏度。 由于这两个术语可以互换使用，因此我们 将在视频的后面部分使用增益一词。 如果输出增益在整个温度范围内不发生变化， 那么它可用于通过公式 Vout 等于 mT 加 b 对温度传感器的输出 电压进行线性化，其中 m 是传感器的 增益，T 是当前测量的温度， b 是 0 摄氏度时传感器的电压。 通过求解 T，可以轻松地 将测量的 Vout转换为温度。 在将模拟温度传感器的 Vout 连接到 ADC 时，ADC 的电压 分辨率需要小于传感器的增益。 可以使用以下公式来计算 ADC 的电压分辨率，Vref 等于 ADC基准电压。 可以在 ADC 文档中找到该参数。 例如，如果 ADC基准电压为 2.5 伏，ADC 分辨率为 12 位，那么可以 得出电压分辨率为 0.6 毫伏/LSB。 现在我们了解了ADC 的电压分辨率， 那么我们可以通过查看温度 传感器的增益来确定系统将如何运行。 使用前面示例中的 ADC 电压分辨率 0.6 毫伏/LSB 和温度传感器 8 毫伏/摄氏度的增益，ADC 可以 解析每摄氏度变化时传感器的 每个递增阶跃， 如图所示。 在该系统中，ADC 可以使用温度传感器的 完整分辨率。 不需要任何修改。 在另一个系统示例中，ADC 具有 相同的基准电压 2.5 伏， 但分辨率仅为 8 位。 这会导致电压分辨率为 9.7 毫伏/LSB。 在该系统中，无法使用温度传感器的 完整分辨率，因为ADC 无法检测出 每摄氏度的递增输出电压变化， 如图所示。 这将导致系统在温度大小方面 具有不确定性，因为 ADC 电压 分辨率高于传感器增益。 现在，问题是，如何解决该问题？ 一种更正较高ADC 电压分辨率的 方法是使用运算放大器。 利用模拟温度传感器，可以 通过使用放大器来增大传感器的增益， 以对低于所需增益或高于所需 ADC 电压分辨率的情况进行补偿。 该解决方案的最终结果应是 使传感器增益高于 测量其系统的电压 分辨率。 其他潜在解决方案 还包括使用其他具有更高分辨率的传感器， 或使用具有更高分辨率的 ADC。