一种带温补开环电桥平衡结构的高精度压力传感器制造技术

本发明专利技术提供了一种带温补开环电桥平衡结构的高精度压力传感器，其通过采用了串联电阻模式，使得所需调节的电阻的阻值范围小，易于实现，温度补偿效果更好

【技术实现步骤摘要】
一种带温补开环电桥平衡结构的高精度压力传感器


[0001]本专利技术涉及
MEMS
压力传感器
，具体为一种带温补开环电桥平衡结构的高精度压力传感器
。

技术介绍

[0002]惠斯通电桥是一种检测电路，虽然它的结构简单，但它的准确度和灵敏度都比较高，在科学测量和检测仪器中有广泛的应用
。
[0003]在
MEMS
压力传感器中通常会采用惠斯通电桥结构来测量压力值，如图1所示，中国专利技术专利申请号为
202210853844.5
公布了一种适用于
MEMS
压力传感器的带温补电桥平衡结构，其通过并联在第四压敏电阻
R4
两端的第一调零电阻
Ro
‑
，或者并联在第一压敏电阻
R1
两端的第二调零电阻
Ro+
的调节实现平衡状态，最终完成零点以及满量程的调节
。
由于该专利产品先测量零点输出之后才可以根据输出结果添加相应量程的零点补偿电阻如第一调零电阻
Ro
‑
或第二调零电阻
Ro+
然而由于第一压敏电阻
Ro
‑
或第二调零电阻
Ro+
是并联连入电路中，则导致所添加的第一调零电阻
Ro
‑
或第二调零电阻
Ro+
的电阻范围较大，挡位较多，工艺操作复杂
。
因为根据惠斯通电桥的平衡状态条件为
R1/R2=R4/R3
，可知，当不处于平衡状态时，需要调节并联在
R1
以及
R4
上的并联的电阻大小使其平衡，即，则，，以第一调零电阻
Ro
‑
为例，若
R1=R2=R3=5K
Ω
，当
R4=5.001K
Ω
时，由公式可知
R0
‑
=25005K
Ω
；当
R4=5.01K
Ω
时，由公式可知
R0
‑
=2505K
Ω
。
由于
R4
的变化仅有
0.009K
Ω
，但是需要调节的第一调零电阻
R0
‑
变化了
22500K
Ω
。
由此可见，其对所需调节的电阻的阻值范围较大，一般仅通过设置一个调零电阻难以满足要求，因而导致电路结构复杂，零点补偿效果差
。
[0004]同时由于
MEMS
压力传感器常常会工作在高温或者低温的环境中，导致
MEMS
压力传感器的输出会随着温度的升高和降低产生温度漂移，而上述专利技术中是通过使用正温度系数的电阻或者负温度系数的电阻来减小温度漂移，但由于该电阻的温度系数很小，很难对整个电路做到有效的温度补偿
。

技术实现思路

[0005]针对现有的温补电桥平衡结构，其需调节的调零电阻的阻值范围较大，导致电路结构复杂，同时温度补充效果较差的问题，本专利技术提供了一种带温补开环电桥平衡结构的高精度压力传感器，其通过采用了串联电阻模式，使得所需调节的电阻的阻值范围小，易于实现，调节便利，而且采用了有效的温度补偿方法
。
[0006]其技术方案是这样的：一种带温补开环电桥平衡结构的高精度压力传感器，其包括由第一压敏电阻
R1、
第二压敏电阻
R2、
第三压敏电阻
R3、
第四压敏电阻
R4
构成的惠斯通电桥，所述第一压敏电阻
R1、
第二压敏电阻
R2
串联形成第一串联电路，所述第三压敏电阻
R3、
第四压敏电阻
R4
串联形成第二串联电路，所述第一串联电路和所述第二串联电路并联且一端连接电源电压
VCC、
另一端连接地
GND
，所述第一压敏电阻
R1
与第二压敏电阻
R2
之间的节点和第三压敏电阻
R3
与第四压敏电阻
R4
之间的节点用来输出电压，其特征在于：所述第二压敏电阻
R2
与第三压敏电阻
R3
之间设有调零电阻
R5、
且所述调零电阻
R5
的两端分别连接地
GND
；当调零电压大于0时，则将所述第三压敏电阻
R3
与所述调零电阻
R5
相连的节点与地
GND
之间的线路切断，使得所述调零电阻
R5
与所述第三压敏电阻
R3
串联，通过激光修调所述调零电阻
R5
的阻值从而使得所述调零电压为0；当调零电压小于0时，则将所述第二压敏电阻
R2
与所述调零电阻
R5
相连的节点与地
GND
之间的线路切断，使得所述调零电阻
R5
与所述第二压敏电阻
R2
串联，通过激光修调所述调零电阻
R5
的阻值从而使得所述调零电压为0；所述第一串联电路和第二串联电路的连接节点与所述电源电压
VCC
之间顺次设有串联连接的满量程补充电阻
R6、
温度补充电阻，所述温度补偿电阻包括并联连接的电阻
R7
和热敏电阻
R_NTC。
[0007]其进一步特征在于：所述调零电压为
,
，其中
R1、R2、R3、R4、R6、R7、R_NTC
分别为第一压敏电阻
R1、
第二压敏电阻
R2、
第三压敏电阻
R3、
第四压敏电阻
R4、
满量程补充电阻
R6、
电阻
R7
和热敏电阻
R_NTC
的阻值，当调零电压
Vout+
‑
Vout
‑
＞0时，即，若
R1=R4
，则
R2
＞
R3
，此时则将所述调零电阻
R5
与第三压敏电阻
R3
相连后与地
GND
连接的线路切断，使得所述调零电阻
R5
与第三压敏电阻
R3
串联，从而使电桥保持平衡，根据
R1/R2=R4/(R3+R5)
，则可以得出所述调零电阻
R5
的阻值；当调零电压
Vout+
‑
Vout
‑
＜0时，即，若
R1=R4
，则
R2
＜
R3
，此时则将所述调零电阻
R5
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种带温补开环电桥平衡结构的高精度压力传感器，其包括由第一压敏电阻
R1、
第二压敏电阻
R2、
第三压敏电阻
R3、
第四压敏电阻
R4
构成的惠斯通电桥，所述第一压敏电阻
R1、
第二压敏电阻
R2
串联形成第一串联电路，所述第三压敏电阻
R3、
第四压敏电阻
R4
串联形成第二串联电路，所述第一串联电路和所述第二串联电路并联且一端连接电源电压
VCC、
另一端连接地
GND
，所述第一压敏电阻
R1
与第二压敏电阻
R2
之间的节点和第三压敏电阻
R3
与第四压敏电阻
R4
之间的节点用来输出电压，其特征在于：所述第二压敏电阻
R2
与第三压敏电阻
R3
之间设有调零电阻
R5、
且所述调零电阻
R5
的两端分别连接地
GND
；当调零电压大于0时，则将所述第三压敏电阻
R3
与所述调零电阻
R5
相连的节点与地
GND
之间的线路切断，使得所述调零电阻
R5
与所述第三压敏电阻
R3
串联，通过激光修调所述调零电阻
R5
的阻值从而使得所述调零电压为0；当调零电压小于0时，则将所述第二压敏电阻
R2
与所述调零电阻
R5
相连的节点与地
GND
之间的线路切断，使得所述调零电阻
R5
与所述第二压敏电阻
R2
串联，通过激光修调所述调零电阻
R5
的阻值从而使得所述调零...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙爱鑫，李超，陆小红，刘同庆，柳雪，
申请(专利权)人：无锡芯感智半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：