压力传感器的信号调理电路制造技术

本发明专利技术提供了一种压力传感器的信号调理电路。该压力传感器的信号调理电路包括压力传感器芯体(1)以及串联的第一运算放大器(2)和第二运算放大器(3)，压力传感器芯体(1)的差分信号正输出端连接至第一运算放大器(2)的同相输入端，压力传感器芯体(1)的差分信号负输出端连接至第二运算放大器(3)的同相输入端，第一运算放大器(2)的反相输入端连接至第二运算放大器(3)的反馈端，第一运算放大器(2)的输出端为信号输出端。根据本发明专利技术的压力传感器的信号调理电路，以解决现有技术中压力信号通过数字ASIC进行信号调理，而导致的高成本，精度漂移，较高的输出纹波与噪声的问题。

Signal Conditioning Circuit of Pressure Sensor

The invention provides a signal conditioning circuit of a pressure sensor. The signal conditioning circuit of the pressure sensor includes the pressure sensor core (1) and the first operational amplifier (2) and the second operational amplifier (3) in series. The differential signal positive output end of the pressure sensor core (1) is connected to the same phase input end of the first operational amplifier (2), and the differential signal negative output end of the pressure sensor core (1) is connected. The phase input end of the first operational amplifier (2) is connected to the phase input end of the second operational amplifier (3), and the output end of the first operational amplifier (2) is the signal output end. According to the present invention, the signal conditioning circuit of the pressure sensor can solve the problems of high cost, precision drift, high output ripple and noise caused by the signal conditioning of the pressure signal through digital ASIC in the prior art.

【技术实现步骤摘要】
压力传感器的信号调理电路
本专利技术涉及压力检测领域，特别是涉及一种压力传感器的信号调理电路。
技术介绍
压力传感器的采集过程需要将压力信号转换为易传输与处理的电信号，通常压力传感器输出的微小信号需通过后续的电路进行信号调理后，才能得到满足要求的压力检测电信号。信号调理包括温度误差补偿，失调补偿，信号放大与平移等技术。比如大多数传感器的敏感原件均采用金属或半导体材料，其特性与环境温度有着密切的关系，一般微机电系统(Micro-Electro-MechanicalSystem，MEMS)传感器的桥电阻温漂系数约为0.34％/℃，而在实际应用中，由于压力传感器的工作环境温度变化又较大，这就给测量结果带来误差，所以需要给压力传感器加上温度误差补偿。现有技术中，如图1所示，传感器的输出信号会输送给数字专用集成电路(ApplicationSpecificIntegratedCircuits，ASIC)芯片的可编程放大器(PmgrammableGainAmplifier，PGA)模块进行信号平移与前置放大，然后和温度检测信号一同经过多路复用器(multiplexer，MUX)传送给模数转换器(Analog-to-DigitalConverter，ADC)模块，ADC将它们转换成数字量，然后校准处理模块(calibrationprocessingmodule，CMC)读取电可擦可编程只读存储器(ElectricallyErasableProgrammableRead-OnlyMemory，EEPROM)的补偿参数并通过特定算法对信号进行温度误差补偿以及失调补偿并做归一化处理，最后通过数模转换器(Digital-to-AnalogConverter，DAC)转换为模拟电压信号，经过缓冲放大器(Bufferamplifier，BAMP)输出压力检测电信号。但是这种方法需要用到专用的压力传感器ASIC芯片，会大大增加成本的投入，并且还会受到芯片厂商供货周期的影响。其次，芯片中会使用到ADC与DAC，每次转换(ADC或DAC)，均会损失精度，造成最终的输出偏差。另外，最终的输出电压信号通过ASIC的DAC得到，这会增加输出纹波与噪声，若对低纹波的产品，还需增加额外的滤波电路。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种压力传感器的信号调理电路，以解决现有技术中数字ASIC进行信号调理，而导致的高成本，精度漂移，较高的输出纹波与噪声的问题。为解决上述技术问题，作为本专利技术的一个方面，提供了一种压力传感器的信号调理电路，包括压力传感器芯体以及串联的第一运算放大器和第二运算放大器，压力传感器芯体的差分信号正输出端连接至第一运算放大器的同相输入端，压力传感器芯体的差分信号负输出端连接至第二运算放大器的同相输入端，第一运算放大器的反相输入端连接至第二运算放大器的反馈端，第一运算放大器的输出端为信号输出端。本专利技术的压力传感器的信号调理电路通过运算放大器直接对压力传感器输出的差分信号进行放大与输出，中间没有经过数模的二次转换，因此能够避免数模之间的转换所造成的精度损失，提高信号输出的精度。同时，由于差分信号信息未进行模数或数模转换，因此可以降低数模转换过程中产生的输出波纹与噪声，提高信号准确度，降低输出干扰，同时，由于采用了常用的模拟元器件来代替复杂的ASIC数字芯片，因此可以有效降低成本，减少整体功耗。附图说明图1示意性示出了现有技术中的压力传感器的信号调理电路的原理结构图；图2示意性示出了本专利技术实施例的压力传感器的信号调理电路的原理结构图；图3示意性示出了本专利技术实施例的压力传感器的信号调理电路的电路图。图中附图标记：1、压力传感器芯体；2、第一运算放大器；3、第二运算放大器；4、第一滑动变阻器；5、第一温度补偿电阻；6、耦合电阻；7、第一反馈电路；8、第二温度补偿电阻；9、第二反馈电路；10、第二滑动变阻器；11、第一反馈电阻；12、第三反馈电路；13、第二反馈电阻。具体实施方式以下对本专利技术的实施例进行详细说明，但是本专利技术可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。请参考图1至图3所示，根据本专利技术的实施例，压力传感器的信号调理电路包括压力传感器芯体1以及串联的第一运算放大器2和第二运算放大器3，压力传感器芯体1的差分信号正输出端b连接至第一运算放大器2的同相输入端，压力传感器芯体1的差分信号负输出端a连接至第二运算放大器3的同相输入端，第一运算放大器2的反相输入端连接至第二运算放大器3的反馈端，第一运算放大器2的输出端为信号输出端。该信号调理电路通过运算放大器直接对压力传感器输出的差分信号进行放大与输出，中间没有经过数模的二次转换，因此能够避免数模之间的转换所造成的精度损失，提高信号输出的精度。同时，由于差分信号信息未进行模数或数模转换，因此可以降低数模转换过程中的输出波纹与噪声，提高信号准确度，降低输出干扰，同时，由于采用了常用的模拟元器件来代替复杂的ASIC数字芯片，因此可以有效降低成本，减少整体功耗。优选地，第二运算放大器3的反相输入端还连接有用于进行零位输出调节的第一滑动变阻器4和用于进行温度偏移补偿的第一温度补偿电阻5。其中第一滑动变阻器4一端与电源连接，可以补偿零位输出失调，保证信号的输出电压的准确性，第一温度补偿电阻5的一端接地，可以补偿传感器输出中的温度系数零位失调，从而在温度变化情况下改变零压情况下的输出偏置电压，对传感器在不同温度下的零压失调进行补偿。优选地，第二运算放大器3的反相输入端还连接有用于进行零位输出调节的第一滑动变阻器4和用于进行温度偏移补偿的第一温度补偿电阻5，第一滑动变阻器4和第一温度补偿电阻5串联设置。在电路中同时设置第一滑动变阻器4和第一温度补偿电阻5，可以同时对输出电压的零位输出失调以及温度系数零位失调进行补偿，提高输出电压的准确性。第二运算放大器3的反相输入端还连接有耦合电阻6，第一滑动变阻器4和第一温度补偿电阻5并联后与耦合电阻6串联。耦合电阻6可以消除由于引入第一滑动变阻器4和第一温度补偿电阻5的补偿电路对传感器的差分信号负输出端的影响，并且将补偿电路的偏置电压直接叠加在最终的输出信号上，即Vout1(第一运算放大器的输出电压)＝放大倍数*(差分信号正输出-差分信号负输出)+补偿电压。优选地，第一运算放大器2的输出端和反相输入端之间连接有第一反馈电路7，第一反馈电路7上串联有用于对温度系数灵敏度进行补偿的第二温度补偿电阻8。第二温度补偿电阻8可以对传感器输出中的温度系数灵敏度进行补偿，从而保证在不同温度下传感器的温度灵敏度。优选地，第二运算放大器3的输出端与反相输入端之间设置有第二反馈电路9，第二反馈电路9上设置有用于满量程灵敏度调节的第二滑动变阻器10，第一运算放大器2的反相输入端连接在第二滑动变阻器10与第二运算放大器3的输出端之间。第二滑动变阻器10可以对传感器的满量程电压灵敏度进行补偿，从而在传感器芯体满压输出时，仍然可以有效保证传感器产品输出电压的精准度。优选地，第二反馈电路9上还设置有第一反馈电阻11，第一反馈电阻11设置在第二滑动变阻器10与第二运算放大器3的输出端之间，第一运算放大器2的反相输入端连接在第二滑动变阻器10与第一反馈电阻11之间。第一反馈电阻11可以起到信号本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种压力传感器的信号调理电路，其特征在于，包括压力传感器芯体(1)以及串联的第一运算放大器(2)和第二运算放大器(3)，所述压力传感器芯体(1)的差分信号正输出端连接至所述第一运算放大器(2)的同相输入端，所述压力传感器芯体(1)的差分信号负输出端连接至所述第二运算放大器(3)的同相输入端，所述第一运算放大器(2)的反相输入端连接至所述第二运算放大器(3)的反馈端，所述第一运算放大器(2)的输出端为信号输出端。

【技术特征摘要】
1.一种压力传感器的信号调理电路，其特征在于，包括压力传感器芯体(1)以及串联的第一运算放大器(2)和第二运算放大器(3)，所述压力传感器芯体(1)的差分信号正输出端连接至所述第一运算放大器(2)的同相输入端，所述压力传感器芯体(1)的差分信号负输出端连接至所述第二运算放大器(3)的同相输入端，所述第一运算放大器(2)的反相输入端连接至所述第二运算放大器(3)的反馈端，所述第一运算放大器(2)的输出端为信号输出端。2.根据权利要求1所述的信号调理电路，其特征在于，所述第二运算放大器(3)的反相输入端还连接有用于进行零位输出调节的第一滑动变阻器(4)和用于进行温度偏移补偿的第一温度补偿电阻(5)。3.根据权利要求1所述的信号调理电路，其特征在于，所述第二运算放大器(3)的反相输入端还连接有用于进行零位输出调节的第一滑动变阻器(4)和用于进行温度偏移补偿的第一温度补偿电阻(5)，所述第一滑动变阻器(4)和所述第一温度补偿电阻(5)串联设置。4.根据权利要求3所述的信号调理电路，其特征在于，所述第二运算放大器(3)的反相输入端还连接有耦合电阻(6)，所述耦合电阻(6)连接在所述第二运算放大器(3)的反向输入端与所述第一滑动变阻器(4)和所述第一温度补偿电...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘丰，段飞，
申请(专利权)人：盾安传感科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33