MEMS技術(shù)的智能化硅壓阻汽車壓力傳感器

但是在汽車應(yīng)用環(huán)境中溫度的影響很大，所以必需采用補(bǔ)償技術(shù)。圖5為一組實(shí)測(cè)得的未補(bǔ)償過(guò)的傳感器的寬溫度范圍溫度壓力曲線圖。顯而易見(jiàn)，在汽車常用的工作溫區(qū)，溫度引入的讀出誤差達(dá)到了10％左右，這顯然是不允許的。傳統(tǒng)的補(bǔ)償方法是在橋臂上串并聯(lián)電阻法補(bǔ)償，為提升工作效率采用激光修調(diào)預(yù)先制作在陶瓷基板上的厚膜電阻網(wǎng)絡(luò)的辦法來(lái)實(shí)現(xiàn)。但是此法有很多的缺點(diǎn)和局限性，并且寬溫度區(qū)的補(bǔ)償后精度也僅為2％～3％，達(dá)不到汽車測(cè)壓的要求。

圖5 寬溫度范圍下壓力信號(hào)輸出曲線

通過(guò)采用數(shù)字化的信號(hào)處理將傳感器的微弱信號(hào)轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)，并且植入模型算法將輸出的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)補(bǔ)償?shù)揭欢ǖ木确秶鷥?nèi)，是當(dāng)代最新的傳感器信號(hào)調(diào)理技術(shù)。

信號(hào)處理鏈路框圖，圖6所示。

圖6信號(hào)處理鏈路框圖

在溫度傳感器的輔助作用下通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)分時(shí)讀取壓力與溫度的數(shù)值，通過(guò)可編程增益放大器將微弱信號(hào)放大，再經(jīng)過(guò)ADC量化傳感器的信號(hào)進(jìn)入數(shù)字處理器計(jì)算當(dāng)前溫度和壓力下的補(bǔ)償后壓力輸出給數(shù)模轉(zhuǎn)換DAC輸出模擬信號(hào)。而溫度補(bǔ)償則可以通過(guò)通訊接口將參數(shù)寫入EEPROM供數(shù)字處理器計(jì)算時(shí)調(diào)用。如此多的功能部件均可集成制作在一塊單一芯片上，使得ASIC電路很容易和MEMS技術(shù)制作的壓力敏感芯片封裝在一個(gè)小巧的殼體中。

在寬溫度范圍內(nèi)實(shí)測(cè)校準(zhǔn)后的傳感器有效抑制了溫度變化對(duì)其產(chǎn)生的影響。如圖7所示的多只標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出的傳感器寬溫度校準(zhǔn)數(shù)據(jù)曲線：不難看出，在寬溫度工作環(huán)境下采用此法校準(zhǔn)的傳感器的讀出溫度誤差約為1％一2％FS，達(dá)到寬溫度的高精度測(cè)量要求，且通過(guò)多通道的通訊接口進(jìn)行校準(zhǔn)的方法與批量制造技術(shù)兼容，實(shí)現(xiàn)制造車用傳感器的高性價(jià)比的要求。