本文摘要：所有类型的传感器在过去几年中都有了相当大发展，而且与之前的产品比起，更为准确也更加平稳。有的时候，这些传感器用于一起并不非常简单。 面向这些传感器的调节电路设计师，常常找到此类电路的研发多少有些令人困惑。 然而，只需少量基础知识并用于新的在线传感器设计工具，这个过程面对的很多挑战都需要迎刃而解。 虽然现在市面上有多种传感器，但压力传感器尤为少见。因此，本文将辩论基于惠斯顿电桥压力传感器的基本工作原理，以及用作切换这种桥传感器输入的处置电路，还包括位移和增益校准。

所有类型的传感器在过去几年中都有了相当大发展，而且与之前的产品比起，更为准确也更加平稳。有的时候，这些传感器用于一起并不非常简单。　　面向这些传感器的调节电路设计师，常常找到此类电路的研发多少有些令人困惑。

然而，只需少量基础知识并用于新的在线传感器设计工具，这个过程面对的很多挑战都需要迎刃而解。　　虽然现在市面上有多种传感器，但压力传感器尤为少见。因此，本文将辩论基于惠斯顿电桥压力传感器的基本工作原理，以及用作切换这种桥传感器输入的处置电路，还包括位移和增益校准。

　　基于惠斯顿电桥的压力传感器　　许多压力传感器用于微机电系统(MEMS)技术，它们由4个使用惠斯顿电桥结构相连的压敏电阻构成。当这些传感器上没压力时，桥中的所有电阻值都是大于的。当有外力产生于电桥时，两个牵电阻的阻值将减少，而另两个电阻的阻值将增大，而且减少和增大的阻值彼此大于。

　　失望的是，事情并非如此非常简单，因为传感器不存在位移和增益误差。位移误差是指没压力产生于传感器时不存在输入;增益误差指传感器输入相对于产生于传感器外力的脆弱程度。

　　典型传感器一般规定鼓舞电压为5V，具备20mV/V的标称剩刻度输入。这意味著在鼓舞电压为5V时，标称剩刻度输入为：20mV/V5V=100mV.　　偏移电压有可能是2mV，或剩刻度的2%;大于和仅次于剩刻度输入电压有可能是50mV和150mV，或标称剩刻度的50%。　　假设两个电阻串联构成电阻串，由于是等值电阻，因此两电阻间的节点电压是电阻串电压的一半。

如果一个电阻值减少1%，另一个电阻增大1%，那么两个电阻节点处的电压将转变1%。　　不受鼓舞电压VEX和差分输入电压V驱动的惠斯顿桥。

图1：不受鼓舞电压VEX和差分输入电压V驱动的惠斯顿桥　　如果将两个电阻串展开并联，如图1右图，左边下方的电阻和右边上方的电阻阻值皆增大1%，另外两个电阻减少1%，那么两个中点间的电压将从零差值变成转变2%。两个分段分支的这种配备就被称作惠斯顿桥。

　　如果不理解位移以及传感器输入电压和压力之间的现实关系，我们就不能粗略估计产生于传感器上的压力大小。这意味著必须取样校准的方法来取得更佳的精度。　　幸运地的是，等价传感器的位移和剩刻度误差随时间变化非常平稳，因此一旦传感器获得校准，在该传感器生命期内有可能需要转变校准系数就能符合精度拒绝。

当然，在每次上电时一般来说必须再度校准系统。　　基本压力传感器调节电路。

图2：基本压力传感器调节电路　　基本信号调节电路由一个仪表放大器和一个模数转换器(ADC)构成。仪表放大器将来自传感器的小输入电压缩放到合适ADC的电平，然后由ADC将缩放后的传感器输入电压切换为数字式，再行转交控制器或DSP处置(图2)。仪表放大器可以用来防止桥短路，而这种短路不会转变传感器输入电压值。

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