提高準確性

通過使用恒定電壓或恒定電流源進行傳感器激勵，設計人員可以消除R FIXED及其對線性度的影響。另一方面，這些方法呈現出明顯不同的設計要求，影響整個系統的要求。對于恒定電壓激勵，開發人員可以使用簡單的模擬前端產生線性對數對數響應（圖5）。在這里，輸出電壓與R SENSOR有一個簡單的直接關系：

圖5：設計人員可以使用一個電路提供偏置補償和放大的恒定電壓傳感器激勵，以增加設計復雜性為代價提高精度。（圖片來源：Integrated Device Technology）

在恒定電流激勵下，V OUT成為R SENSOR和通過其的電流的乘積，使得傳感器響應與氣體濃度成正比。結果是氣體濃度的對數與整個工作范圍內的傳感器響應的對數之間的完全線性關系。該方法有效地擴展了該范圍內的電阻變化，提供了與氣體濃度一致的電阻階躍變化。

與恒定電壓法相比，這些優點的代價是復雜度越來越高。與后一種方法一樣，恒定電流方法使用運算放大器級來實現基本的驅動器電路。然而，在這種情況下，那些運算放大器級調節添加的MOSFET門以產生所需的激勵電流水平。但是，即使設計復雜度越來越高，恒流電路在基于MCU的設計中提供了優勢，如下所述。

加熱器驅動程序

無論用于傳感器激勵的方法如何，都需要將金屬氧化物材料加熱到特定溫度以獲得最佳結果。對于IDT傳感器，SGAS707 VOC傳感器的傳感器工作溫度為150°C，SGAS701氫傳感器的傳感器工作溫度為240°C，SGAS711易燃氣體傳感器的傳感器工作溫度為300°C。

與傳感器一樣，加熱器是一個電阻元件，需要恒壓或恒流源將其保持在所需的溫度。開發人員必須確保加熱器驅動電路調節其輸出以防止可能改變傳感器靈敏度的變化。

對于恒壓源，設計人員可以簡單地使用傳統的線性電壓調節器，以滿足電壓和功率要求。例如，德州儀器 LM317提供了一個合適的解決方案，能夠提供每個IDT傳感器所需的特定調節輸出電平：SGAS707為3.5伏，SGAS701為5.4伏，SGAS711為7.0伏。

只需添加少量附加組件，開發人員就可以使用LM317創建一個能夠滿足大多數氣體傳感器應用要求的恒壓源（圖6）。開發人員可以通過適當選擇R2 來將V HEATER設置為所需的電壓電平。

圖6：設計人員可以使用傳統的線性穩壓器（如德州儀器LM317）為氣體傳感器加熱器創建合適的恒壓源。（圖片來源：Integrated Device Technology）

盡管如此，該解決方案相對簡單，但由于環境溫度的變化或電路組件的變化，使得應用暴露于測量不準確的情況。

例如，之前提到的目標加熱器電壓電平對應于在環境溫度為0°C的環境中工作的傳感器所需的電平。所需的加熱器電壓與溫度成反比關系，如圖7所示。未能調節加熱器電壓以補償環境溫度的變化將影響傳感器靈敏度和氣體測量精度。

圖7：對于每個IDT氣體傳感器，所需的傳感器加熱器電壓隨著環境溫度的變化以相同的速率變化，但是每種傳感器類型都需要一個特定的偏移量：5.5伏，如SGAS701所示，SGAS707為3.8伏， SGAS711為7.2伏特。（圖片來源：Integrated Device Technology）

開發人員可以使用圖6所示的簡單線性穩壓器電路，增加反饋來追蹤加熱器功率和溫度。然而，設計師可以選擇使用恒流源的更簡單的解決方案，而不是處理相關的復雜問題。

與恒定電流傳感器激勵一樣，恒定電流加熱器電路提供更靈活的解決方案。IDT提供了一個示意圖，演示傳感器激勵和加熱器控制使用恒流電路（圖8）。

圖8：IDT演示了為傳感器和加熱器提供恒定電流源的電路，在其SMOD7xx評估板中使用相同的模擬設計。（圖片來源：Integrated Device Technology）

對于恒定電流傳感器激勵（圖8，頂部），IDT結合了一對凌力爾特 LTC6081精密運算放大器，每個驅動一個Diodes公司的 DMC2700高效率MOSFET，最終使用TI OPA2376AIDGKR低噪聲運算放大器提供傳感器電壓。

傳感器加熱器電路采用類似的方法，但采用德州儀器的LPV511運算放大器，可以適應電路的9伏電源（圖8，底部）。

兩個電路都依靠輸入電壓來設置電流水平，這在典型的基于MCU的傳感器系統中提供了顯著的優勢（圖9）。

圖9：恒流電路對基于MCU的傳感器系統特別有效。MCU可以使用數模轉換器（DAC）以編程方式控制傳感器和加熱器電壓，并監視加熱器電壓并使用模數轉換器（ADC）測量傳感器輸出電壓。（圖片來源：Integrated Device Technology）