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法甲下注官网:概要:电桥是用来精密测量电阻或其他模拟量的一种十分有效地的方法。本文讲解了如何构建具备较小信号输入的硅应变计与模数转换器(ADC)的模块。

尤其是-ADC,当用于硅应变计时,它是一种构建压力变送器的低成本方案。  阐述  本文第一部分,应用于笔记3426:电阻电桥基础:第一部分,主要阐述了为什么要用于电阻电桥,电桥的基本配备,以及一些具备小信号输入的电桥,例如粘贴丝式或金属箔应变计。本篇应用于笔记则侧重于低输入的硅应变计。本篇应用于笔记作为第二部分,重点讲解低输入的硅应变计,以及它与高分辨率-模数转换器较好的兼容性。

举例说明了如何为等价的非补偿传感器计算所须要ADC的分辨率和动态范围。本文展示了在建构一个非常简单的比例电路时,如何确认ADC和硅应变计的特性,并得出了一个使用电流驱动传感器的修改应用于电路。  硅应变计的背景科学知识  硅应变计的优点在于高灵敏度。

硅材料中的形变引发体电阻的变化。比起那些只能靠电阻的尺寸变化引发电阻变化的金属箔或粘贴丝式应变计,其输入一般来说要大一个数量级。这种硅应变计的输入信号大,可以与较廉价的电子器件设施用于。

但是,这些小而质地的器件的加装和连线十分艰难,并减少了成本,因而容许了它们在粘贴式应变计应用于中的用于。然而,硅应变计毕竟MEMS(微机电结构)应用于的最佳自由选择。利用MEMS,可将机械结构创建在硅片上,多个应变计可以作为机械结构的一部分一起生产。

因此,MEMS工艺为整个设计问题获取了一个强劲的、低成本的解决方案,而不必须分开处置每个应变计。  MEMS器件最少见的一个实例是硅压力传感器,它就是指上个世纪七十年代开始风行的。这些压力传感器使用标准的半导体工艺和类似的转印技术制作而出。

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使用这种类似的转印技术,从晶圆片的背面选择性地除去一部分硅,从而分解由牢固的硅边框围困的、数以百计的方形薄片。而在晶片的正面,每一个小薄片的每个边上都制作了一个压敏电阻。用金属线把每个小薄片周边的四个电阻连接起来就构成一个全桥工作的惠斯登电桥。然后用于钻锯从晶片上锯下各个传感器。

这时,传感器功能就几乎不具备了,但还必须配有压力端口和相连引线方可用于。这些小传感器低廉而且比较可信。但也不存在缺点。

这些传感器不受温度变化影响较小,而且初始位移和灵敏度的偏差相当大。  压力传感器实例  在此用一个压力传感器来举例说明。

但所牵涉到的原理限于于任何用于相近类型的电桥作为传感器的系统。式1得出了一个完整的压力传感器的输入模型。

式1中变量的幅值及其范围使VOUT在等价压力(P)下具备很长的变化范围。有所不同传感器在同一温度下,或者同一传感器在有所不同温度下,其VOUT都有所不同。要获取一个完首页全一致的、有意义的输入,每个传感器都必需展开校正,以补偿器件之间的差异和温度飘移。

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长期以来都是用于仿真电路展开校准的。然而,现代电子学使得数字校准比仿真校准极具成本效益,而且数字校准的准确性也更佳。利用一些仿真窍门,可以在不壮烈牺牲精度的前提下修改数字校准。

  VOUT=VB(PS0(1+S1(T-T0))+U0+U1(T-T0))(式1)  式中,VOUT为电桥输入,VB是电桥的鼓舞电压,P是当是的压力,T0是参照温度,S0是T0温度下的灵敏度,S1是灵敏度的温度系数(TCS),U0是在无压力时电桥在温度T0输入的偏移量(或流失),而U1则是偏移量的温度系数(OTC)。  式1用于一次多项式来对传感器展开建模。有些应用于场合可能会中用古志多项式、分段线性技术、或者分段二次迫近模型,并为其中的系数创建一个查寻表格。无论用于哪种模型,数字校准时都要对VOUT、VB和T展开数字化,同时要使用某种方式来确认全部系数,并展开适当的计算出来。

式2由式1整理并求解P。从式2可以更加确切地看见,为了获得准确的压力值,数字计算出来(一般来说由微控制器(C)继续执行)所需的信息。  P=(VOUT/VB-U0-U1(T-T0))/(S0(1+S1(T-T0))(式2)  电压驱动  图1电路中的电压驱动方式用于一个高精度ADC来对VOUT(AIN1/AIN2)、温度(AIN3/AIN4)和VB(AIN5/AIN6)展开数字化。

这些测量值随后被传输到C,在那里计算出来实际的压力。电桥必要由电源驱动,这个电源同时也为ADC、电压基准和C供电。电路图中标有Rt的电阻式温度检测器用来测量温度。

通过ADC内的输出复用器同时测量电桥、RTD和电源电压。为确认校准系数,整个系统(或最少是RTD和电桥)被放在温箱里,向电桥产生校准过的压力,并在多个有所不同温度下展开测量。

测量数据通过测试系统展开处置,以确认校准系数。最后的系数被iTunes到C并存储到非易失性存储器中。    图1.该电路必要测量计算出来实际压力所需的变量(鼓舞电压、温度和电桥输入)  设计该电路时主要不应考虑到的是动态范围和ADC的分辨率。

低于拒绝各不相同明确应用于和选取的传感器和RTD的参数。为了举例说明,用于下列参数:  系统规格  满量程压力:100psi  压力分辨率:0.05psi  温度范围:-40C到+85C  电源电压:4.75到5.25V  压力传感器规格  S0(灵敏度):150到300V/V/psi  S1(灵敏度的温度系数):仅次于-2500ppm/C  U0(位移):-3到+3mV/V  U1(位移的温度系数):-15到+15V/V/C  RB(输入电阻):4. 达到当天最大量API KEY 超过次数限制:法甲下注官网。

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