低功耗的远程检测理念详解

　　这里展示的远程检测实例具有高可靠性、易连通性和超低功耗的特性。这些电路主要面向需要稳定通信和最低限度的电池维护的工业环境。本解决方案结合了近年来低功耗、高精度放大方面的研究进展，兼具同等的低功耗、高可靠性无线Mesh网络功能。支持实现这些解决方案的是零漂移、低输入偏置放大器 LTC2063 和 LTP5901-IPM，前者最高以2 μA电流运行，后者在睡眠模式下消耗电流不到1.5 μA。这些器件的功耗足够低，可以采用一块由铜和锌电极（每个四平方英寸），以及由柠檬内部物质形成的电解质组合而成的电池供电。

　　无线Mesh网络
　　工业环境中通过无线网络实施和检索的测量很少需要高速度，但它们通常需要高可靠性和安全性，此外还需要低功耗运行，以最大限度地延长电池的运行时间。LTP5901-IPM在802.15.4e无线网络中形成一个节点或者一个SmartMesh® IP Mote。LTP5901-IPM集成了一个10位、0 V至1.8 V ADC，以及一个内置ARM® Cortex®-M3 32位微处理器，可以通过简单编程实施检测。采用这个终端是为了实现安全性、可靠性、低功耗、灵活性以及可编程性。
　　四种检测应用
　　总的来说，以下这些电路设计并不需要高深的火箭知识。但是，它们整洁、高效，是针对特定应用定制的。这些设计不需要多复杂，事实上，复杂的设计只会增加成本和可靠性风险。
　　每个电路的输入中都包含一个传感器，通过处理传感器输出来产生输出电压。使用LTP5901-IPM 10位ADC作为输入，每个电路都试图映射输入，覆盖0 V至1.8 V之间的大部分范围。

　　基本的电池电压检测
　　图1展示了一种典型的同相整体增益负反馈运算放大器配置，可以检测分压。LTP5901输入的ADC范围为0 V至1.8 V。R1和R2以最小的静态电流降低电池电压，以延长电池寿命。LTC2063的输入偏置电流非常低，即使这些高电阻值也不会影响最终的10位ADC的精度。LTC2063消耗最小的电源电流，提供随时间和温度变化而呈现的零漂移优势。
　　
　　图1. 简单的电池电压检测。

　　电流检测
　　电池供电和隔离电子设备的出色之处在于：它可以在任何位置设置接地。在最方便的电路拓扑结构中，我们可以在不丧失通用性的情况下检测电流，同时将终端放置在与本地接地相关的任何位置。对于单极电流，例如4 mA至20 mA的工业环路，人们可以使用传统的低侧拓扑结构来安全检测与本地接地相关的电流。图2展示的是电流流过一个非常小的电阻R2，由此产生检测电压。因为放大器的零漂移、极低的失调电压性能等原因，这个输入电压可能非常小。电路所示经由501 m检测电阻产生的输入的增益增高101 V/V。在20 mA时，VOUT是1.012 V。可以选择其他值来最大程度地使用ADC的1.8 V范围。
　　
　　图2. 电流检测电路。
　　电阻R4相对较低，是LTC2063输入电容的低阻抗分流器。因此，较大的R1反馈电阻与输入电容之间的相互作用不会起到稳定作用。
　　构建的电路经过优化之后，用于测试0 mA至35 mA电流、0 V至1.8 V ADC的映射范围。