壓力傳感器信號調(diào)理電路設(shè)計(jì)

　　該文闡述了專門針對壓力傳感器的信號調(diào)理電路的設(shè)計(jì)。本論文從誤差分析，力傳感器的選定和放大電路的設(shè)計(jì)三個方面闡述該電路設(shè)計(jì)思路，重點(diǎn)闡述了放大電路部分的設(shè)計(jì)過程，參數(shù)計(jì)算、誤差及溫漂控制，對部分電路進(jìn)行了系統(tǒng)仿真，仿真結(jié)果表明設(shè)計(jì)方案工作穩(wěn)定可靠、噪聲小，抗干擾能力強(qiáng)，能保證該信號達(dá)到后續(xù)電路的接收要求。

　　摘要： 壓力傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛,幾乎滲透到了各行各業(yè),基于MEMS技術(shù)的硅基壓阻式壓力傳感器的研發(fā)與應(yīng)用,受到了業(yè)界的普遍關(guān)注。壓力傳感器的發(fā)展趨勢是小型化、集成化和智能化�；�于企業(yè)實(shí)際項(xiàng)目需求,完成了壓力傳感器混合信號調(diào)理電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。

　　關(guān)鍵詞：放大電路 信號調(diào)理 噪聲控制

　　1、 引言

　　壓力傳感器在電子產(chǎn)品中的應(yīng)用比較廣泛，其信號調(diào)理電路通過對信號的調(diào)節(jié)變換，使信號達(dá)到后續(xù)電路的接收要求。電路的誤差控制、抗干擾技術(shù)對電路的設(shè)計(jì)至關(guān)重要，電路的穩(wěn)定性直接關(guān)系到單片機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和產(chǎn)品的實(shí)用性。

　　本論文的信號調(diào)理電路主要用于電子稱等衡器的前端信號處理，量程0―5Kg，其最大允許誤差±1.5e(分度值e=2g)。本論文從誤差分析，力傳感器的選定和放大電路的設(shè)計(jì)三個方面闡述該電路設(shè)計(jì)思路。

　　2、硬件設(shè)計(jì)中誤差解決方法

　　降低電路元器件產(chǎn)生的噪聲、設(shè)置穩(wěn)壓電流源作傳感器專用電源，可保證傳感器輸出信號精度高，紋波小，穩(wěn)定可靠，選擇合適的傳感器。

　　由于組成電路的元件內(nèi)部會產(chǎn)生一些噪聲，并且實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，噪聲的功率與輸入的電壓有直接的關(guān)系，而且會對實(shí)驗(yàn)的參數(shù)產(chǎn)生較大的影響。在試驗(yàn)中對電阻等噪聲較大的原件通過元件的噪聲參數(shù)建立模型來進(jìn)行系統(tǒng)分析。綜合考慮成本及噪聲性能，選擇噪聲較小的NE5532放大器電路，其相對噪聲比優(yōu)于同等價格的其他運(yùn)算放大器。

　　傳感器采用了N430-5kg應(yīng)變式壓力傳感器，量程0～5kg，靈敏度為1.0mV/N，體積小，易攜帶;額定輸出1.0±0.15mV/V，能夠滿足實(shí)驗(yàn)精度要求;并能夠使產(chǎn)品具有便攜性，力傳感器后接電橋的以減少溫漂，即電橋壓力傳感器的電橋電阻設(shè)為R1=R2=R3=R4=100Ω，差動工作，應(yīng)變片使得電橋保持了平衡，使得電橋的輸出電壓與電阻變化有關(guān)，保持了一個即R1=R-△R，R2=R+△R，R3=R-△R，R4=R+△R，則電橋輸出為

　　3、放大電路的分析與設(shè)計(jì)

　　整體電路設(shè)計(jì)如圖3-1所示，包含兩級放大電路，通過反饋設(shè)計(jì)提高了輸出的準(zhǔn)確性。第一級放大電路采用雙運(yùn)算放大器，此放大器小信號帶寬10MHZ，功率帶寬140KHZ，轉(zhuǎn)換速率9V/us，符合一般控制電路的設(shè)計(jì)要求。第二級放大電路采用二階低通濾波運(yùn)算放大電路。

　　通過使用Multisim 12.0仿真軟件中的函數(shù)發(fā)生器模擬在f0=10Hz下的濾波波形，其通帶最大衰減為4.165518dB，阻帶最大衰減為14.403186dB，其中R9和R11=R10//R12，由R12來確定放大倍數(shù)，算得Q=0.5，滿足實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要求。

　　由于在 Multisim12.0仿真軟件中，沒有直接的電荷源信號，考慮到電阻應(yīng)變式傳感器輸出為電壓信號，改變傳感器的應(yīng)變重量，在形式上是以電壓的形式輸出的。在電路分析時可以把傳感器看作一個電壓源，其輸出電壓在其電電路中將信號傳遞給放大電路。所以在模擬仿真中，采用了TL431ACD 保證模擬信號輸入端的穩(wěn)定性。

　　4、 軟件設(shè)計(jì)中的誤差補(bǔ)償

　　采用延遲法進(jìn)行誤差補(bǔ)償，在系統(tǒng)中， 存在控制開關(guān)的抖動干擾。抑制這種噪聲方法就是通過延時， 讓接通或斷開信號穩(wěn)定后系統(tǒng)再工作， 就可以避免抖動干擾。

　　5、 結(jié)語

　　本設(shè)計(jì)的放大電路的帶寬在890mHZ～123HZ，測得輸入為2.756mv時，輸出為217.177mv，放大倍數(shù)約100倍。整體上對各種誤差來源給以充分的估計(jì)，并針對不同的情況采取不同的技術(shù)措施，以提高系統(tǒng)的抗干擾能力，保證了系統(tǒng)的準(zhǔn)確、可靠。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]莊嚴(yán).《電子秤與智能儀器的設(shè)計(jì)》.儀表技術(shù)，2002.2.

　　[2]劉同娟，馬向國.《Multisim在電力電子電路仿真中的應(yīng)-用》.電力電子，2006.2.

　　[3]殷鑄靈，許良軍.《小信號放大電路的噪聲分析》.機(jī)電元件，2011.12.

　　[4]程林.超省電型電子秤的設(shè)計(jì)方案[J].福建：福建省計(jì)量科學(xué)技術(shù)研究所，2008.3.

　　[5]中華人民共和國計(jì)量檢測規(guī)定JJG?539-97，1997.9.

【壓力傳感器信號調(diào)理電路設(shè)計(jì)】相關(guān)文章：

壓力傳感器溫度補(bǔ)償技術(shù)09-30

電路設(shè)計(jì)專員個人簡歷10-03

怎么調(diào)理濕氣10-05

如何調(diào)理脾胃10-05

產(chǎn)后飲食調(diào)理10-06

氣虛的調(diào)理方法10-05

簡歷中危險信號10-07

有關(guān)地鐵信號系統(tǒng)中的自動信號功能分析論文10-09

晚上失眠的調(diào)理方法10-09

調(diào)理心情的小技巧10-08