传感器
特性
图1为直流电桥，当前输出电阻无限大时，则前桥的输出可简化如下：
图2(左)为xxx型压力传感器输出特性曲线。分别为在-40°，0°，25°以及85°温度环境中测试电桥在不同压力下输出。实际应用中我们往往期望传感器输出与温度无关且线性，如图2(右)。受限于MEMS设计制作工艺、材料物理特性等，MEMS传感器本身很难达到理想要求，实际应用中往往需在MEMS后端加入信号调理芯片对其进行校准。
由图2可看出传感器输出不理想因素主要有：零点漂移(offset)，灵敏度(Sensitivity)，以及其非线性(Nonlinearity)。其中零点漂移(offset)和灵敏度(Sensitivity)均受温度影响，即体现为温度系数。可分别由如下公式表示：
公式1为理想传感器输出特性，而实际传感器特性则需借助于公式2，3，4分别对非线性(Nonlinearity)，零点漂移(offset)，灵敏度漂移(Sensitivity)进行描述。
符号说明：
Vout:引入温漂、非线性后的传感器输出
V0：非线性拟合多项式展开基准点
kn：n阶非线性系数
Tstand：多项式拟合温度基准点
tcn：零点漂移(offset)n阶温度系数
tsn：灵敏度(Sensitivity)n阶温度系数
信号调理芯片介绍
传感器信号调理芯片通常可以提供对前端传感器采集数据进行放大、校准和温度补偿的功能，从而使得传感器器件具有稳定可靠进行工作，并且使得器件之间具有良好的一致性。除使用集成式的信号调理芯片外，传统方案也可以使用外围分立电路来实现传感器的校准与标定，但效率低下，且效果依赖于人工与经验，不适于规模生产。而通过信号调理芯片的使用，能够免除手工校准的繁杂工作，并且提高传感器器件的可靠性。常见的桥式信号调理芯片型号包括德国ZMDI公司的ZSC31010，美国美信公司的MAX1452，以及苏州纳芯微电子公司的NSA2300。接下来本文将以NSA2300为例介绍信号调理芯片对传感器进行校准的相关说明。NSA2300为一款专为桥式传感器提供的高集成、低功耗、高精度的传感器信号采集、放大和校准的传感器接口芯片，可以用于压力传感器调理，磁传感器调理，各类应变式传感器接口等。NSA2300可为传感器提供零点偏移及其温度补偿，灵敏度及其温度补偿以及非线性补偿，不需要其他额外的外部器件支持。NSA2300还提供多种温度测量模式，同时支持I2C/SPI数字输出和模拟输出，并可通过复用模拟输出引脚(AOUT)进行单线数字通讯(OWI)。
主要性能指标：
1、超宽的工作电压范围：1.8V ~ 5.5V
2、超宽的工作温度范围: -40 ℃~ 125 ℃
3、同时支持24位ADC数字输出和12位DAC模拟输出
4、优秀的噪声性能：600nV@OSR =1024X, Gain=32X (等效到输入噪声)
5、校准精度：0.05%FSO (同时支持二阶温度系数、三阶非线性校准)
6、超快转换时2ms@OSR =1024X
7、支持休眠工作模式，大幅减轻MCU负担
8、1X-128X可变增益的低噪声放大器
9、支持传感器诊断及输出箝位功能
10、高精度内部温度传感器(绝对精度0.5℃，分辨率0.01 ℃)
11、支持多种外部温度传感器(二极管，二端、三端热敏电阻等)
12、支持I2C/SPI串行通信接口
13、支持单线编程(复用模拟输出引脚)
图3NSA2300系统框图
NSA2300校准原理：
NSA2300可分别对零点漂移(offset)，灵敏度(Sensitivity)校准至二阶温度系数，以及三阶非线性系数。
