此處顯示的遙感示例具有高可靠性、易于連接和極低的功耗。這些電路面向需要可靠通信和最少電池維護的工業環境。這些解決方案將低功耗、高精度放大方面的最新進展與相對低功耗、高可靠性的無線網狀網絡功能相結合。支持這些解決方案的是零漂移、低輸入偏置放大器LTC2063（最大工作電流為2 μA）和LTP5901-IPM（睡眠模式下功耗低于1.5 μA）。這些器件的功耗足夠低，以至于它們可以由銅和鋅電極組成的臺式電池供電，每個電極面積為四英寸見方，電解質由檸檬的精髓內臟組成。

無線網狀網絡

在工業環境中，在無線網絡上執行和檢索的測量很少需要高速，但它們通常需要高可靠性和安全性，此外還需要低功耗操作以最大限度地延長電池工作時間。LTP5901-IPM 在 802.15.4e 無線網絡中形成一個節點或智能網狀 IP Mote。LTP5901-IPM 集成了一個 10 位、0 V 至 1.8 V ADC 和一個內部 ARM Cortex-M3 32 位微處理器，可實現易于編程的檢測。此微塵專為安全性、可靠性、低功耗、靈活性和可編程性而設計。???

四感應用

總體而言，以下電路的設計不需要火箭科學。然而，它們整潔、高效，并且針對特定應用進行了精心定制。復雜性不是必需的，事實上，這將是一個成本和可靠性風險。

每個電路在輸入端接合一個傳感器，并處理傳感器輸出以產生輸出電壓。當LTP5901-IPM 10位ADC作為輸入時，每個電路都嘗試映射輸入以捕獲0 V至1.8 V范圍內的大部分電壓。

基本電池電壓檢測

圖1所示為檢測分壓的典型同相單位增益負反饋運算放大器配置。LTP5901輸入端的ADC范圍為0 V至1.8 V.R1和R2以最小的靜態電流分壓電池電壓，以實現持久的電池壽命。LTC2063 的輸入偏置電流足夠低，即使這些大電阻值也不會影響最終的 10 位 ADC 準確度。LTC2063 消耗的電源電流極少，并提供了相對于時間和溫度的零漂移優勢。

圖1.簡單的電池電壓檢測。

電流感

電池供電和隔離電子設備的美妙之處在于能夠在任何地方放置接地。人們可以在最方便的電路拓撲中檢測電流而不會損失通用性，同時將端子放置在相對于本地接地的任何位置。對于4 mA至20 mA工業環路等單極性電流，可以使用傳統的低邊拓撲結構安全地檢測相對于本地接地的情況。圖2顯示了流過一個非常小的電阻R2的電流，該電阻產生檢測電壓。由于放大器的零漂移、極低值失調電壓性能，該輸入電壓可能非常小。所示電路將501 mΩ檢測電阻產生的輸入增益提高101 V/V。在 20 mA 時，V外為 1.012 V。可以選擇其他值，以最大限度地利用ADC的1.8 V范圍。

圖2.電流檢測電路。

電阻 R4 相對較低，并充當 LTC2063 輸入電容的低阻抗分流器。因此，大R1反饋電阻和輸入電容之間的相互作用不會影響穩定性。

該電路針對0 mA至35 mA的測試電流范圍進行了優化，映射到0 V至1.8 V ADC范圍。

輻照度計

圖2所示電路還可用于測量太陽能電池的短路電流。硅和其他太陽能電池在短路電流模式下運行時，電流與輻照度呈高度線性關系。短路電流是來自0 V的太陽能電池的電流。圖3中的電路在最大電流下無法將太陽能電池精確保持在0 V;但是，即使在陽光下為20 mA，電壓也僅為10 mV。太陽能電池兩端的10 mV電平實際上在其I-V曲線上很短。

圖3.在短路中使用太陽能電池進行輻照度測量。

人們可能會想到一個跨阻放大器（TIA）。TIA可以在太陽能電池上施加0 V的電壓并測量電流。這種電路的問題在于運算放大器在整個輻照度范圍內提供太陽能電池的電流。當優先考慮遠端檢測電路的最小功耗時，電池通過運算放大器的20 mA電流是不可接受的。

鑒于需要保持在0 V附近，應使用一個小的檢測電阻。位于遠程、電池供電的小電壓檢測再次建議使用非常準確的低功率放大器，例如 LTC2063。

太陽能裝置產生的物理布局正是需要具有零溫度漂移測量的無線網狀網絡的各種物理布局。幸運的是，硅光電二極管在短路條件下相對于溫度相當穩定。利用 LTC2063 和 LTP5901-IPM 的簡單而穩健的設計與硅太陽能電池相結合，是在環境溫度條件不斷變化的大型安裝現場進行檢測的理想解決方案。

使用熱電偶進行溫度測量

熱電偶電壓可以是正電壓，也可以是負電壓。圖4所示電路結合了微功耗基準和微功耗放大器來檢測正負極微小電壓。幸運的是，如果熱電偶與其被測器件（DUT）電氣隔離，則可以放置在任何方便的電壓域。圖4中的示例使用LT6656-1.25將熱電偶偏置為1.25 V。電路輸出是1.25 V基準電壓源上的小熱電偶電壓的高增益版本。0 V至1.8 V的ADC范圍是此配置的合理目標。如果不采用零漂移、低失調放大器，大約2000 V/V的極高增益是不可行的。

圖4.熱電偶檢測電路。

結論

極低的功率，精確的遙感是絕對可以實現的。本文所示的示例揭示了將低功耗、高精度放大器與可編程片上系統無線網狀節點相結合的簡單性。

審核編輯：郭婷