采用信號調(diào)理IC驅(qū)動(dòng)應(yīng)變片電橋傳感器

電壓驅(qū)動(dòng)電路

MAX1452的內(nèi)部75kΩ電阻可用作RISRC和RSTC，也可以通過開關(guān)SW1和SW2連接外部電阻，如圖5所示。通過ISRC引腳訪問運(yùn)算放大器，實(shí)現(xiàn)電橋驅(qū)動(dòng)的電壓反饋。圖6、圖7和圖8介紹了三種不同的電壓驅(qū)動(dòng)電路。


圖6. 高阻抗傳感器電路圖，沒有使用外部器件


圖7. 具有npn晶體管的低阻抗傳感器電路圖


圖8. 使用外部RSUPP驅(qū)動(dòng)的電路

對于2kΩ以上的高阻抗傳感器，圖6中的簡單電路為電橋提供了電壓驅(qū)動(dòng)激勵(lì)。打開SW1和SW2禁止FSOTC DAC調(diào)制電路。連接引腳ISRC和BDR形成運(yùn)算放大器反饋環(huán)路，從而獲得電橋激勵(lì)電壓反饋。通過向電橋源出電流，晶體管T1和T2 (并聯(lián))提高了電橋電壓，使其等于FSO DAC電壓。

惠斯通電橋電路中連接的低阻抗(120Ω至2kΩ)應(yīng)變片或者厚膜電阻不能直接由T2驅(qū)動(dòng)。采用射極跟隨配置的外部npn晶體管可以解決這一問題(圖7)。流過npn晶體管的電流直接來自集電極VDD電源。驅(qū)動(dòng)T1和T2，使其足以導(dǎo)通，打開npn晶體管，使運(yùn)算放大器U1提高電橋電壓。為關(guān)閉環(huán)路，ISRC的電橋電壓被反饋至運(yùn)算放大器。對電橋電壓進(jìn)行穩(wěn)壓，以匹配FSO DAC輸出電壓，在電橋上加入一個(gè)小的0.1µF電容，以保持穩(wěn)定。

npn晶體管的基射極電壓(VBE)具有較大的溫度系數(shù)，通過U1的反饋來消除方程中該項(xiàng)的影響。低溫時(shí)，VBE較大，最大電橋電壓限制為：

VBRIDGEMAX = VDD - VT2SAT - VBE

與VBE溫度補(bǔ)償相似，控制反饋環(huán)路消除了方程中的TNPN增益溫度分量。

為低阻抗電橋提供足夠驅(qū)動(dòng)電流的另一方法是在T2上并聯(lián)一個(gè)小的外部電阻(圖8中的RSUPP)。RSUPP保證了電橋電壓略小于所需的值(VDD = 5.0V為3.0V)。T2提供更多的電流，把電橋電壓提高到所需的值。由于T2處于OFF狀態(tài)時(shí)，T2提供最小的電流，因此，應(yīng)針對最差情況的小電橋電壓來調(diào)整RSUPP。同樣，T2的最大電流能力(VBDR = 4.0V時(shí)2mA)決定了可用的最大電橋電壓調(diào)制。該電路可以用于具有靈敏度(TCS)相對較低溫度系數(shù)的電橋傳感器，它不需要較大的電橋電壓調(diào)制。

U1反饋消除了RSUPP溫度系數(shù)導(dǎo)致的靈敏度效應(yīng)。設(shè)計(jì)電路時(shí)，為保證適當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)電流余量，應(yīng)考慮RSUPP功率降額最大值和最小值。

總結(jié)

MAX1452靈活的電橋激勵(lì)方法大大提高了用戶的設(shè)計(jì)自由度。本文主要關(guān)注帶有和不帶有電流放大的電壓驅(qū)動(dòng)電路，并介紹了其他電橋驅(qū)動(dòng)配置。其他設(shè)計(jì)考慮包括在控制環(huán)路上使用外部溫度傳感器，在環(huán)路中送入OUT信號，實(shí)現(xiàn)傳感器線性化(即，相對于測量參數(shù)的非線性)等。