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温度对硅阻压力传感器的影响及差分信号放大简要补充
来源: | 作者:SSRT | 发布时间 :2024-06-19 | 58 次浏览: | 分享到:

对于差分信号放大,一般建议使用满足应用精度要求的仪表放大器。

我们当然要考虑仪表放大器的工作电压范围,但是首先要考虑传感器电桥正常工作时的工作电压范围。我们以1mA作为驱动电流,NPI-15恒流激励型为例,其输入阻抗标称为~4kohm,此时电桥本身两端的电压约需1mA * 4kohm = 4V,在生成电流源测,还要考虑额外电路的配置方式下所需的额外电压。

我们把以下两种方式作为比较。

  1. 直接通过运放生成驱动恒流源

  2. 通过一个三极管或MOS管生成驱动电流

 

如图-4中所示的两种方式。其中Vcc仍然需要相对稳定。大开大合的电压变动,即使比率方式下也会导致巧妇难为无米之炊。电路的驱动一定要避免运放的饱和或者截止。

图-4 两种恒流源a(左),b(右)比较

图中都使用了分压的方式。好处是成本低,实现容易。如果两个电阻的温度系数相近,V尺寸又稳定,则分压也相对稳定。不过电阻分压无疑会加入电阻的热噪声,所以需要适当选用较小的电阻,另外图中未在Vcc和两个电阻之间加电容以降低噪声带宽的方式处理。

  1. 在a中,驱动电流 I=(Vcc* R2/(R1+R2))/R3

  2. 在b中,驱动电流 I=(Vcc* R1/(R1+R2))/R3

如果使用电压基准芯片的方式,可能多为1V及以上。

名义上用电阻分压的方式可以在a中降低一些运放电路的工作电压。在I=1mA时,a中驱动电桥的电压 V≈Vcc*R2/(R1+R2)+4V 。如果考虑电桥输入阻抗可能有更大的阻值(4~6kohm,多为4kohm左右),电桥+R3的驱动电压就可能在5~6V左右变动。另外,还要留意运放或者仪表放大器的输出电压值范围一般低于其供电电压,如果需要低于0.5V甚至1V以上。此时驱动产生恒电流的运放电路所需的工作电压就大约在7V以上。

当然我们也可以适当减小这个恒流电流,不过此时产品规格书中的FSO也将相应减小。我们还是可以通过比率的方式大致估算新的FSO。

 

在b中,由于三极管或者MOS管此时工作在线性放大状态,Vce或者Vds将完全取决于此时的电流值(比如1mA),以及R3的值(分压值)。设电桥输入阻抗为Rb。

设I=1mA,则电桥的压降约4V。假设Vce有1v的压降,那么在三极管e极处约有5V,基极,即运放的输出端电压至少应该有4.8~4.3V,再加上运放的运行工作电压和输出电压之间的限制要求,运放需要的工作电压来个6V是需要的。不过,如果我们降低电桥的驱动电流值(<1mA),则该电路工作在5V电压也是可以实现的。