运用替代能源进行远端感测

外谨慎。

　　如果系统包含类比数位转换器（ADC），则需依据相关的频率加入滤波器，以避免取样所致的混叠（或讯号镜映）。讯号出现在资料转换器的输入时，如果频率高于一半的取样率，便会造成这种现象。在取样理论中，称为尼奎斯特率（Nyquist rate），依据这个理论，若要準确重现类比讯号，必须达到最高频率分量（或系统频宽）的两倍。超过或者无法达到最高的频率分量都将导致讯号处理错误。滤波器也需要电源，若是连续时间滤波器（採用运算放大器），即使在ADC取样週期之间也会耗用电源。

　　另外一项问题是偏移及其他感测器校正需求。微控制器可完成一些校正，但是通常需要偏移来刺激感测器或桥接电路。用来侦测毒素的气体感测器由于侦测的气体类型而特别复杂。感测器製造商会依据使用者的设计需求提供参考电路，视成本、準确度及应用需求而定。

　　整合及工具

　　由于这些监控系统的复杂度大多在于类比前端，因此半导体製造商已经开始将大部份的功能整合于单一装置。如此的做法有许多优点，其中一项是控制从侦测器到类比数位转换器的讯号路径。另一项优点是更準确控制对于远端感测应用相当重要的电源。

　　专为低功耗化学侦测应用所设计的LMP91000 AFE Potentiostat便是其中一例，此款装置运用有效架构，协助设计人员克服许多上述的问题，包含直接连接2或3个铅电化学电池所需的全部电路，并提供经过校正的输出电压。由于许多感测器都相当复杂，LMP91000获得TI的WEBENCH工具「Sensor AFE Designer」充分支援。这套工具让设计人员可选用氨气等终端应用、感测器製造商及类型，然后计算全部所需的外部元件（数量相当少）及所需的程式设定。

　　结合LMP91000与德州仪器的CC430等含有类比数位转换器，及大多数无线射频电子装置的超低功耗微控制器，即可形成完整的远端气体侦测平台（见图2）。

　　图2：一般远端气体侦测应用。

　　本文小结

　　直接收集系统运作所需电源的远端侦测是相当复杂的设计挑战。电源可能相当短暂且有限，因此电源转换及储存必须具备高效率，而且电路必须达到超低功耗。这方面大部份的问题已经由半导体製造商加以解决，因此设计人员能够加速上市时程，使感测器系统的设计挑战迎刃而解。