一、传感器信号数字化

       在设计带有传感器的系统时，首先建立传感器对被测物理量的响应的数学模型，以及信号调理电路对传感器输出信号的期望响应的数学模型，然后用电路实现这些数学模型。

        注意：这些模型只能近似等于实际电路的响应（尽管通常希望这些模型都是精确无误的），如果能以数学形式表示系统中尽可能多的部分，那么模型就更接近于实际响应。DSP就是利用数学而非电路对信号进行处理的。利用DSP可以很容易地实现标准变换，比如通过滤波去除不想要的噪声或者通过频率映射来识别特定的信号分量。此外，利用DSP理论还能实现一些即使是最先进的电路也无法完成的处理。

       因而，如今的设计中都包含一级信号调理电路，负责将模拟信号转换为数字量。这一步将被称作为模-数转换，或称A/D转换，也可简记为ADC（关键）。将传感器信号转换为数字量，那么就能通过微处理器中运行的软件来完成信息处理。

      模-数转换器其实是一枚单片的半导体器件，它能够精确地、稳定地工作于变化的环境中。由于大多数环境补偿电路都可以集成到ADC器件中，而滤波处理则可由软件实现，因此，对信号调理电路的需求会显著减少。我们很快就会看到，出于系统的器件大大减少并且所有处理几乎都通过数学运算完成的，因此无论是从系统性能还是商业前景的角度来看，都是大有益处的。

二、智能化

       将传感器信号数字化之后，主要有两种途径来处理这些数据，以实现算法定义的功能。第一种是采用专用的数字硬件电路，通过硬件连线实现我们设计的算法， 另一种则是采用微处理器完成运算。一般来说，专用硬件比微处理器系统的速度更快，但是其成本较高并且缺乏灵活性。当不需要专用硬件那么高的运算速度时，由于微处理器适用的场合更广泛，因此具有更好的设计灵活性，并且可能成本更低。

三、实现快速、可靠的通信

传感器的输出信号是数字的，因此能够可靠地实现共享。装备带有标准通信接口的智能传感器，使得他们能与其他部件交换信息。

四、整合

三个必备特征：

含有用于测量一个或多个物理量的敏感元件（本质上是传统传感器）

具有用于分析敏感元件所测结果的运算元件

与外界相连的通信接口

传感器特性

1、静态特性：是指对静态的输入信号，传感器的输出量与输入量之间所具有相互关系。表征传感器静态特性的主要参数有：线性度、灵敏度、分辨力和迟滞等。

2、动态特性：是指传感器在输入变化时，它的输出的特性。在实际工作中，传感器的动态特性常用它对某些标准输入信号的响应来表示。这是因为传感器对标准输入信号的响应容易用实验方法求得，并且它对标准输入信号的响应与它对任意输入信号的响应之间存在一定的关系，往往知道了前者就能推定后者。最常用的标准输入信号有阶跃信号和正弦信号两种，所以传感器的动态特性也常用阶跃响应和频率响应来表示。

3、线性度：通常情况下，传感器的实际静态特性输出是条曲线而非直线。在实际工作中，为使仪表具有均匀刻度的读数，常用一条拟合直线近似地代表实际的特性曲线、线性度(非线性误差)就是这个近似程度的一个性能指标。拟合直线的选取有多种方法。如将零输入和满量程输出点相连的理论直线作为拟合直线;或将与特性曲线上各点偏差的平方和为最小的理论直线作为拟合直线，此拟合直线称为最小二乘法拟合直线。

4、迟滞特性：表征传感器在正向(输入量增大)和反向(输入量减小)行程间输出-输入特性曲线不一致的程度，通常用这两条曲线之间的最大差值△MAX与满量程输出F?S的百分比表示。迟滞可由传感器内部元件存在能量的吸收造成。

5、灵敏度：灵敏度是指传感器在稳态工作情况下输出量变化△y对输入量变化△x的比值。它是输出一输入特性曲线的斜率。如果传感器的输出和输入之间显线性关系，则灵敏度S是一个常数。否则，它将随输入量的变化而变化。

设计要点：

1、一般所测得的物理量是非常小的，通常还带有作为传感器物理转换元件固有的转换噪声。比如传感器在1被放大倍率下的信号强度为0.1~1uV，此时的背景噪声信号也有这么大的水平，甚至于将其湮灭。如何将有用信号尽量取出并且压低噪声是传感器设计的首要解决的问题。

2、传感器电路一定要简单精炼。设想具有3级放大电路的，带有2级有源滤波器的放大回路，放大了信号的同时也将噪声放大了，如果噪声不是明显偏离有用信号频谱，则无论怎样滤波两者同时放大，结果信噪比没有提高。因此传感器电路一定要精炼简约。能省1只电阻或电容就一定要将它去掉。这一点是许多设计传感器的工程师们容易忽略的问题。已知的情况是，传感器电路随着噪声的问题困扰，电路越修改越复杂，成为怪圈。 3、功耗问题。传感器通常在后续电路的前端，有可能需要较长的引线连接。当传感器功耗较大时引线的连接将会所有的无谓噪声以及电源噪声引入使得后续电路愈发难以设计。在够用的情况小如何降低功耗也是一个不小的考验。 4、元器件的选用和电源回路。元器件的选用一定要够用为好，只要器件指标在需要的范围之内就可以了，余下的就是电路设计问题。电源是传感器电路设计过程一定要遇到的难题，不要追求无法达到的电源指标，而选择一款带有较好的共模抑制比的运放，采用差分放大电路设计可能最普通的开关电源以及器件就能满足你的要求。