质量流量控制器及其传感器制造技术

本发明专利技术提供一种包括滤波模块的传感器，滤波模块包括第一Sallen‑Key滤波器、第二Sallen‑Key滤波器、正电源稳压模块、负电源稳压模块和外接电平稳压模块，传感器的脉冲宽度调制PWM信号输出端与第一Sallen‑Key滤波器的输入端电连接，第二Sallen‑Key滤波器的输入端与第一Sallen‑Key滤波器的输出端电连接，正电源稳压模块用于向两个Sallen‑Key滤波器提供经过噪声过滤的正工作电压，负电源稳压模块用于向两个Sallen‑Key滤波器提供经过噪声过滤的负工作电压，外接电平稳压模块用于向第二Sallen‑Key滤波器提供经过噪声过滤的外接工作电压。本发明专利技术提供的滤波模块通过包括两个Sallen‑Key滤波器组成的四阶Bessel有源滤波器，能够有效控制噪声等信号干扰问题，使处理后的传感器信号噪声更小。本发明专利技术还提供一种质量流量控制器。

【技术实现步骤摘要】
质量流量控制器及其传感器
本专利技术涉及半导体工艺设备领域，具体地，涉及一种质量流量控制器中的传感器和一种包括该传感器的质量流量控制器。
技术介绍
随着移动智能终端、网络通信、云计算、物联网、大数据等重要领域的应用与发展，作为支撑大规模集成电路领域的核心部件，气体质量流量控制器拥有了更大的发展空间。作为一种精密测量仪器，气体质量流量控制器在半导体行业、化工行业、环保行业等多个领域起着重要作用。而气体质量流量控制器的气体流量控制精度与传感器有着极为密切的关系。传感器的质量直接决定了气体质量流量控制器的控制精度。对于质量流量控制器的核心部件传感器而言其电压输入输出都是小电压，通常情况下电压范围为0～5V，电压分辨率为0.1mv。但在某些场合下，例如在模拟电桥电路的差分电压这样的电压输出为毫伏级且分辨率为0.01mv的情况下，传感器的原电压范围为0～5V，电压分辨率为0.1mv的信号指标则明显不再适用。如图1所示，现有技术中用于处理质量流量控制器传感器信号的电路结构，其采用RC滤波器对传感器信号进行滤波，然后通过运算放大器对滤波后的信号进行放大。传感器输出的PWM(PulseWidthModulation，脉冲宽度调制)信号(即PWMF1信号)通过R56、C34和R57、R86、C35构成的二级RC滤波器，通过该二级滤波器对PWM信号进行过滤整流，过滤整流后的信号再通过运算放大器U7A的管脚3接入运算放大器进行信号放大，得到放大后的输出信号FlowOut。然而，现有技术中的传感器滤波模块仍存在噪声密度过大、精度过低的问题。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种质量流量控制器中的传感器和质量流量控制器，该传感器输出的信号噪声小、精度高。为实现上述目的，作为本专利技术的一个方面，提供一种质量流量控制器中的传感器，包括滤波模块，所述滤波模块包括：第一Sallen-Key滤波器、第二Sallen-Key滤波器、正电源稳压模块、负电源稳压模块和外接电平稳压模块，所述传感器的脉冲宽度调制PWM信号输出端与所述第一Sallen-Key滤波器的输入端电连接，所述第二Sallen-Key滤波器的输入端与所述第一Sallen-Key滤波器的输出端电连接，所述正电源稳压模块用于向所述第一Sallen-Key滤波器和所述第二Sallen-Key滤波器提供经过噪声过滤的正工作电压，所述负电源稳压模块用于向所述第一Sallen-Key滤波器和所述第二Sallen-Key滤波器提供经过噪声过滤的负工作电压，所述外接电平稳压模块用于向所述第二Sallen-Key滤波器提供经过噪声过滤的外接工作电压。可选地，所述第一Sallen-Key滤波器包括第一运算放大器、第一电容、第二电容、第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的第一端形成为所述第一Sallen-Key滤波器的输入端，所述第一电阻的第二端通过所述第二电阻与所述第一运算放大器的同相输入端电连接并通过所述第二电容与所述第一运算放大器的输出端电连接，所述第一运算放大器的同相输入端通过所述第一电容接地，所述第一运算放大器的反相输入端与所述第一运算放大器的输出端短接，所述正电源稳压模块的输出端与所述第一运算放大器的正电压输入端电连接，所述负电源稳压模块的输出端与所述第一运算放大器的负电压输入端电连接。可选地，所述第二Sallen-Key滤波器包括第二运算放大器、第三电容、第四电容、第三电阻、第四电阻、第五电阻和第六电阻，所述第三电阻的第一端形成为所述第二Sallen-Key滤波器的输入端，所述第三电阻的第二端通过所述第四电阻与所述第二运算放大器的同相输入端电连接并通过所述第四电容与所述第二运算放大器的输出端电连接，所述第二运算放大器的同相输入端通过所述第三电容接地，所述第二运算放大器的反相输入端通过所述第五电阻与所述第二运算放大器的输出端电连接并通过所述第六电阻与所述外接电平稳压模块的输出端电连接，所述正电源稳压模块的输出端与所述第二运算放大器的正电压输入端电连接，所述负电源稳压模块的输出端与所述第二运算放大器的负电压输入端电连接。可选地，所述正电源稳压模块包括正线性稳压器和与所述正线性稳压器电连接的第一外围电路，初始正电压由所述正线性稳压器的输入端输入，所述正线性稳压器的输出端输出所述正工作电压；所述第一外围电路包括第九电容、第十电容、第十一电容和第十四电阻，所述第九电容的一端与所述正线性稳压器的输入端、使能端和电源信号输出端电连接，另一端接地；所述第十一电容的一端与所述正线性稳压器的输出端电连接，另一端接地；所述第十四电阻的一端与所述正线性稳压器的电压取样端连接，另一端接地；所述第十电容并联在所述第十四电阻的两端；所述第一外围电路还将所述正线性稳压器的电流门限调节端与接地端电连接并接地。可选地，所述负电源稳压模块包括负线性稳压器和与所述负线性稳压器电连接的第二外围电路，初始负电压由所述负线性稳压器的电压输入端输入，所述外接工作电压由所述负线性稳压器的使能端输入，所述负线性稳压器的电压输出端输出所述负工作电压；所述第二外围电路包括第七电容、第八电容、第十五电容、第十一电阻、第十二电阻和第十三电阻，所述第七电容、所述第八电容和所述第十二电阻的第一端与所述负线性稳压器的接地端电连接并接地；所述第七电容的第二端与所述负线性稳压器的电压输入端电连接；所述第八电容的第二端与所述负线性稳压器的电压输出端电连接；所述第十二电阻的第二端与所述负线性稳压器的输出电压调整端以及所述第十一电阻的第一端和所述第十三电阻的第一端电连接，所述第十一电阻的第二端与所述负线性稳压器的电压输出端电连接，所述第十三电阻的第二端通过所述第十五电容与所述负线性稳压器的电压输出端电连接。可选地，所述外接电平稳压模块包括基准电压源和与所述基准电压源电连接的第三外围电路，初始外接电压由所述基准电压源的电压输入端输入，所述基准电压源的电压输出端输出所述外接工作电压；所述第三外围电路包括第十二电容、第十三电容和第十四电容，所述第十二电容的第一端、所述第十三电容的第一端均与所述基准电压源的电压输入端电连接，所述第十二电容的第二端与所述第十三电容的第二端电连接并接地，所述第十四电容的一端与所述基准电压源的电压输出端电连接，所述第十四电容的另一端与所述基准电压源的接地端电连接并接地。可选地，所述正线性稳压器为LT3045正线性稳压器，所述正工作电压为+12V，所述初始正电压为+15V；所述负线性稳压器为ADP7182负线性稳压器，所述负工作电压为-12V，所述初始负电压为-15V；所述基准电压源为ADR4533基准电压源，所述外接工作电压为-3.3V，所述初始外接电压的幅值大于3.3V。可选地，还包括电压跟随模块，所述电压跟随模块包括第三运算放大器和与所述第三运算放大器电连接的第四外围电路，所述正电源稳压模块的输出端与所述第三运算放大器的正电压输入端电连接，所述负电源稳压模块的输出端与所述第三运算放大器的负电压输入端电连接，所述第三运算放大器的同相输入端与所述第二Salle本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电压信号输出模块，用于模拟质量流量控制器中传感器输出的电压信号，其特征在于，包括：第一Sallen-Key滤波器、第二Sallen-Key滤波器、正电源稳压模块、负电源稳压模块和外接电平稳压模块，所述第一Sallen-Key滤波器的输入端用于接收脉冲宽度调制PWM信号，所述第二Sallen-Key滤波器的输入端与所述第一Sallen-Key滤波器的输出端电连接，所述第二Sallen-Key滤波器的输出端用于输出所述电压信号，所述正电源稳压模块用于向所述第一Sallen-Key滤波器和所述第二Sallen-Key滤波器提供经过噪声过滤的正工作电压，所述负电源稳压模块用于向所述第一Sallen-Key滤波器和所述第二Sallen-Key滤波器提供经过噪声过滤的负工作电压，所述外接电压稳压模块用于向所述第二Sallen-Key滤波器提供经过噪声过滤的外接工作电压。/n

【技术特征摘要】
1.一种电压信号输出模块，用于模拟质量流量控制器中传感器输出的电压信号，其特征在于，包括：第一Sallen-Key滤波器、第二Sallen-Key滤波器、正电源稳压模块、负电源稳压模块和外接电平稳压模块，所述第一Sallen-Key滤波器的输入端用于接收脉冲宽度调制PWM信号，所述第二Sallen-Key滤波器的输入端与所述第一Sallen-Key滤波器的输出端电连接，所述第二Sallen-Key滤波器的输出端用于输出所述电压信号，所述正电源稳压模块用于向所述第一Sallen-Key滤波器和所述第二Sallen-Key滤波器提供经过噪声过滤的正工作电压，所述负电源稳压模块用于向所述第一Sallen-Key滤波器和所述第二Sallen-Key滤波器提供经过噪声过滤的负工作电压，所述外接电压稳压模块用于向所述第二Sallen-Key滤波器提供经过噪声过滤的外接工作电压。


2.根据权利要求1所述的电压信号输出模块，其特征在于，所述第一Sallen-Key滤波器包括第一运算放大器、第一电容、第二电容、第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的第一端形成为所述第一Sallen-Key滤波器的输入端，所述第一电阻的第二端通过所述第二电阻与所述第一运算放大器的同相输入端电连接并通过所述第二电容与所述第一运算放大器的输出端电连接，所述第一运算放大器的同相输入端通过所述第一电容接地，所述第一运算放大器的反相输入端与所述第一运算放大器的输出端短接，所述正电源稳压模块的输出端与所述第一运算放大器的正电压输入端电连接，所述负电源稳压模块的输出端与所述第一运算放大器的负电压输入端电连接。


3.根据权利要求1所述的电压信号输出模块，其特征在于，所述第二Sallen-Key滤波器包括第二运算放大器、第三电容、第四电容、第三电阻、第四电阻、第五电阻和第六电阻，所述第三电阻的第一端形成为所述第二Sallen-Key滤波器的输入端，所述第三电阻的第二端通过所述第四电阻与所述第二运算放大器的同相输入端电连接并通过所述第四电容与所述第二运算放大器的输出端电连接，所述第二运算放大器的同相输入端通过所述第三电容接地，所述第二运算放大器的反相输入端通过所述第五电阻与所述第二运算放大器的输出端电连接并通过所述第六电阻与所述外接电平稳压模块的输出端电连接，所述正电源稳压模块的输出端与所述第二运算放大器的正电压输入端电连接，所述负电源稳压模块的输出端与所述第二运算放大器的负电压输入端电连接。


4.根据权利要求1所述的电压信号输出模块，其特征在于，所述正电源稳压模块包括正线性稳压器和与所述正线性稳压器电连接的第一外围电路，初始正电压由所述正线性稳压器的输入端输入，所述正线性稳压器的输出端输出所述正工作电压；
所述第一外围电路包括第九电容、第十电容、第十一电容和第十四电阻，所述第九电容的一端与所述正线性稳压器的输入端、使能端和电源信号输出端电连接，另一端接地；所述第十一电容的一端与所述正线性稳压器的输出端电连接，另一端接地；所述第十四电阻的一端与所述正线性稳压器的电压取样端连接，另一端接地；所述第十电容并联在所述第十四电阻的两端；所述第一外围电路还将所述正线性稳压器的电流门限调节端与接地端电连接并接地。


5.根据权利要求1所述的电压信号输出模块，其特征在于，所述负电源稳压模块包括负线性稳压器和与所述负线性稳压器电连接的第二外围电路，初始负电压由所述负线性稳压器的电压输入端输入，所述外接工作电压由所述负线性稳压器的使能端输入，所述负...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶建，
申请(专利权)人：北京七星华创流量计有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11