1、設(shè)計目的

針對微壓薄膜壓力傳感器，設(shè)計一傳感器用微小信號調(diào)理電路，將傳感器四臂差動全橋輸出的微弱信號進(jìn)行濾波、放大、補(bǔ)償、校準(zhǔn)等處理。將微小的壓力信號轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的電信號。

2、電路性能指標(biāo)要求

（1）差分電壓輸入范圍：小于0.2mV/V；

（2）調(diào)理電壓輸出范圍：0～5V.DC；

（3）工作溫度范圍：-55℃～+125℃；

（4）零點(diǎn)溫漂：0.03%/℃；

（5）非線性：0.1%/FS。

3、設(shè)計難點(diǎn)

信號源幅度小于0.2mV/V。由于微壓傳感器感受的壓力形變小，導(dǎo)致電橋電阻的變化相對于大量程壓力傳感器要小得多，這樣電橋在激勵源的作用下，輸出的差分電壓也很小。微小的電壓信號容易受到噪聲的干擾，也容易受到放大器本身的溫漂、失調(diào)電壓的影響，同時不利于數(shù)字處理電路進(jìn)行處理。

傳感器的零點(diǎn)偏移補(bǔ)償要求。四臂全橋的橋阻雖然在設(shè)計時充分考慮了其對稱性，但在生產(chǎn)過程中總會引入偏差，壓力傳感器輸出的電壓信號一般都會有5mV到30mV不等的零點(diǎn)偏移。為了保證壓力和標(biāo)準(zhǔn)信號輸出的關(guān)系，必須補(bǔ)償零點(diǎn)偏移量。

傳感器的非線性補(bǔ)償要求。受到彈性元件的影響，微小量程的壓力傳感器也不可免的存在非線性，要求信號調(diào)理電路要能夠?qū)鞲衅鞯姆蔷€性進(jìn)行補(bǔ)償，減小傳感器的非線性偏差。

寬的工作溫度范圍（-55℃~125℃）。在如此寬的溫度工作范圍內(nèi)，即使使用低溫度系數(shù)的合金電阻，橋阻的阻值也會由于溫度的變化而發(fā)生漂移。導(dǎo)致傳感器的輸出信號產(chǎn)生溫度漂移。另外，半導(dǎo)體集成電路受溫度影響也很明顯，在放大信號的同時也引入了一定的溫漂，因此必須進(jìn)行溫度補(bǔ)償。

為減小電路的體積，盡量選用集成電路，但集成電路大部分工作溫度范圍為-40℃~85℃。能夠-在55℃~125℃工作，體積小巧的信號放大處理芯片可選擇較少。

4、解決方案

目前，能夠在較寬的溫度范圍內(nèi)工作且能夠進(jìn)行溫度補(bǔ)償?shù)臉蚴絺鞲衅餍盘栒{(diào)理芯片有MAX1452。具備零點(diǎn)偏移補(bǔ)償、非線性補(bǔ)償功能，且1452工作范圍只有-40℃~125℃。通過使用前置差分運(yùn)放將傳感器的輸出電壓進(jìn)行放大，然后給MAX1452進(jìn)行處理。這樣MAX1452使用較小的放大倍數(shù)就可檢測到輸入信號，小的放大倍數(shù)可以減小噪聲干擾。但是，增加電路加大了電路板的尺寸。差分放大電路不可避免的引入信號畸變。此電路可將非線性為1.5%的信號校準(zhǔn)為0.1%，線性度可以提高15倍。

5、結(jié)論

通過試驗(yàn)證明，采用MAX1452設(shè)計方案滿足薄膜壓力傳感器微小信號的電路調(diào)理的設(shè)計要求。 本文源自澤天傳感，版權(quán)所有，轉(zhuǎn)載請保留出處。