无线传感器节点的模拟关键

无线传感器网络(Wireless Sensor Networks，WSN)最初是为军事应用所开发，现在已广泛应用在许多其他领域如工业过程(industrial process)中，例如：监控、环境监测、智能建筑(smart building)及家庭自动化(home automation)等。无线传感器网络的可扩展性、低功耗、低构建成本、体积小和备份功能是推动其应用扩展的几个关键特性。典型的无线传感器网络由三个主要部分组成：多个传感器节点、一个网关，以及通信用的软件(如图1所示)。传感器节点以小型电池为动力运行，利用能量回收(如太阳能)技术或连接一个主电源。能量来源的限制给传感器节点的信号路径和电源管理带来了重大的挑战。德州仪器开发了高效率电源转换和传感器信号调理解决方案，该解决方案有助于为传感器节点提供最新的功能并确保操作的稳定。

传感器节点的应用范围非常广泛，从利用传感器检测家庭和建筑应用中的温度、动态和压力，到CO、CO2、NO2或CH4等有毒气体浓度的监测。传感器节点作为独立的应用基本上来说与典型传感器是非常相似的，都是由传感器、模拟传感器信号调理、无线电收发器、嵌入式处理器，以及针对整个节点的能量来源所组成的(如图2所示)。由于大多数传感器节点都是由电池或能量回收技术来进行供电的，其系统功耗是否足够低是达到成功设计的关键要求。无线电传输和微处理器数据获取通常是耗用可用能源最多的部分，而低数据速率和短距通信持续时间可使这些元件大部分时间都处在低功耗待机或空闲模式的状态。为了确保最长的电池寿命和系统稳定性，很多厂商都设计专用于这些超低功耗应用的处理器。以便剩余的能量可用于传感器输出的模拟信号调理。