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西安压力传感器 低成本传感器及A/D转换接口的设计考虑
发布日期:2011-11-21

大多数西安压力传感器本质上都是模拟的,因此必须数字化后才可用于当前的电子系统中。这篇应用笔记的内容涵盖了比率西安压力传感器的基本原理及其与模数转换器(ADC)的配合使用。尤其是,本文还将说明如何利用传感器和ADC的比率特性来提高精度,同时减少元件数目,降低成本,节省电路板空间。
传感器和阻性检测元件
许多西安压力传感器的输出与其电源电压都是成比例的。这通常是因为产生输出的感应元件是比率器件。最常见的比率元件是电阻器,其阻值随被测量的变化而变化。电阻式温度检测器(RTD)和应变计都是典型的阻性敏感元件。
西安压力传感器 和阻性检测元件
许多西安压力传感器的输出与其电源电压都是成比例的。这通常是因为产生输出的感应元件是比率器件。最常见的比率元件是电阻器,其阻值随被测量的变化而变化。电阻式温度检测器(RTD)和应变计都是典型的阻性敏感元件。
电流驱动的电桥
在低噪声环境或者系统中,若压力传感器紧挨ADC放置,可能没有必要使用带信号放大的传感器。在这些应用中,低成本桥式输出传感器更适合。为了降低传感器成本,同时在整个温度范围内提供良好的性能,许多此类压力传感器,如Nova Sensor公司的NPI-19系列[3]都是由电流源供电而不是电压源供电。
现在考虑电桥电路中采用相同的电阻,激励电压为2V时的情况。其他三个电阻都是5000Ω,并和感应电阻具有相同的TCR。这些电阻的安装条件能够保证其等温。这种方式具有两个显著的优点。
该应用中电桥的优点是它能抑制温度引起的变化。分析公式15发现TCR不再是问题。即使电桥电阻加倍输出仍保持不变。只要所有电阻按同比例变化,其输出不变!
电桥的第二个优点是降低了分辨率要求。在压力为0psi时,电桥输出是0mV,在100psi时电桥输出为10mV。要测量0.1psi的压力,则需要从10mV中分辨10μV。相对于直接测量电阻需要15.6位的分辨率而言,只需要10位的分辨率。
从实际应用的角度来看,10位ADC不能直接测量10μV的信号。信号必须放大。信号放大的成本可能会使无需外部放大器的高分辨率ADC更吸引人。低分辨率方案的优点在于其对基准的要求。设计能在整个时间和温度范围内稳定达到16位分辨率的电压基准、电流源或参考电阻通常是不切实际的。
目前已经很少使用平衡电桥电路测量电阻,但是在传感器中采用非平衡电桥相当常见。在工厂校准时,电桥通常被平衡在一个优选的工作点上;通过测量电桥中的不平衡来测量与该点的偏差。下面举例说明以该方式使用电桥的优点。
 

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