ZHCU768 May 2021
来自模拟 PIR 传感器的信号包含与运动相对应的小交流分量,该分量叠加在直流失调上,并会在较宽的范围内发生变化,具体取决于环境温度或照明情况等工作条件。若要检测运动,就需要提取此交流分量,并且需要施加足够的增益。此信号链的典型实现可能用到传统有源带通滤波器,其通带与运动事件所对应的频率范围相一致(例如,0.5Hz 至 10Hz)。不过,由于该信号的低频率性质,必须在滤波器实现中使用较大的电容器,在一些情况下,这些电容器可能成为噪声源(例如,由于陶瓷电容器的压电效应或钽电容的 1/f3 噪声现象)。
为了限制引入的噪声(会导致传感器发生误触发),这里使用了更优的信号链拓扑,如图 2-21 中所示。它包含两个级联增益级,每个增益级均具有通过 DAC 动态控制的失调电压。第一级使用非反相拓扑,其失调电压旨在跟踪 PIR 传感器的直流失调。这是通过以下方式来实现的:对放大器输出进行采样,计算基于输入的电压幅度,然后根据此信号的变动平均值来控制 DAC 输出。这样一来,便可在传感器的整个直流偏置范围内施加大增益,而不会导致放大器输出发生饱和。同样,第二级使用反相拓扑,其失调电压会发生变化,从而使输出位于采样 ADC 的满量程范围内。这扩大了采样的动态范围,从而支持施加更高的增益,因而能够检测到更远或更小的运动事件。
尽管此信号链使用多个模拟元件,并且比基于 R/C 的传统滤波器更复杂,但是米6体育平台手机版_好二三四 (TI) 的 MSP430FR235x 系列器件具有高模拟集成度,能够将整个信号链集成到一个单芯片解决方案中。在这情况下,可以在以下方面获得额外的灵活性:信号链的增益带宽(可通过固件控制)、施加于 PIR 传感器输出的处理,以及用于确定运动的算法。