一种桥式传感器信号调理电路及方法技术

本发明专利技术涉及一种桥式传感器信号调理电路及方法。本发明专利技术的电路包括桥式传感器信号调理芯片U1、共模输入电阻R1和铂电阻传感器RTD，桥式传感器信号调理芯片U1的电流激励端BDR和正输入端INP连接，铂电阻传感器RTD接在桥式传感器信号调理芯片U1的正输入端INP和负输入端INM之间，共模输入电阻R1接在桥式传感器信号调理芯片U1的负输入端INM与接地端VSS之间。本发明专利技术通过外围电路及校准算法实现单芯片桥式传感器信号调理电路对铂电阻信号的调理，校准精度高。精度高。精度高。

【技术实现步骤摘要】
一种桥式传感器信号调理电路及方法


[0001]本专利技术涉及航空，航海和工业控制等信号通信领域，涉及一种桥式传感器信号调理电路及方法，具体涉及一种基于单芯片桥式传感器信号调理电路对铂电阻信号的新型调理方法。

技术介绍

[0002]铂电阻测量精度高、测量范围大，应用范围极广。但由于其材料特性，阻性传感器信号传输时，输入漂移和非线性对传感器的特性造成很大误差，需要对其信号进行调理。现有的单芯片信号调理电路多用于桥式传感器，对铂电阻传感器没有对应的调理电路和调理方法，而传统铂电阻传感器调理电路多为板级电路，硬件系统复杂且影响整体精度，占用体积大，与温度传感器要求的小、低、轻趋势不符。

技术实现思路

[0003]为解决
技术介绍
中存在的技术问题，本专利技术提供了一种桥式传感器信号调理电路及方法，通过外围电路及校准算法实现单芯片桥式传感器信号调理电路对铂电阻信号的调理。
[0004]本专利技术的技术解决方案是：一种桥式传感器信号调理电路，其特殊之处在于：所述调理电路包括桥式传感器信号调理芯片U1、共模输入电阻R1和铂电阻传感器RTD，桥式传感器信号调理芯片U1的电流激励端BDR和正输入端INP连接，铂电阻传感器RTD接在桥式传感器信号调理芯片U1的正输入端INP和负输入端INM之间，共模输入电阻R1接在桥式传感器信号调理芯片U1的负输入端INM与接地端VSS之间。
[0005]进一步的，调理电路还包括稳压电容C1，稳压电容C1接在桥式传感器信号调理芯片U1的供电端VDD与接地端VSS之间。
>[0006]进一步的，调理电路还包括输出滤波电容C2,输出滤波电容C2接在桥式传感器信号调理芯片U1的输出端OUT与接地端VSS之间。
[0007]进一步的，桥式传感器信号调理芯片U1包括电流源激励、增益放大器、存储单元、数模转换器DAC和内嵌温度传感器；内嵌温度传感器与存储单元连接，存储单元与数模转换器DAC连接，数模转换器DAC分别与电流源激励和增益放大器连接。
[0008]进一步的，数模转换器DAC包括输出零点调节0DAC、跨度调节FSODAC、输出零点温度系数OTCDAC和跨度温度系数FSOTCDAC，存储单元分别与输出零点调节0DAC、跨度调节FSODAC、输出零点温度系数OTCDAC和跨度温度系数FSOTCDAC连接，跨度调节FSODAC和跨度温度系数FSOTCDAC分别与电流源激励来接，输出零点调节0DAC和输出零点温度系数OTCDAC与增益放大器连接。
[0009]一种实现上述的桥式传感器信号调理电路的方法，其特殊之处在于：该方法包括以下步骤：
[0010]1)配置跨度调节FSODAC和跨度温度系数FSOTCDAC使电流源激励为铂电阻供电，铂
电阻两端电位接近供电电压的二分之一；
[0011]2)根据实际测量温度范围计算铂电阻阻值变化范围及输入电压范围；
[0012]3)计算并配置增益放大器的增益倍数，计算方法为：增益＝理想输出电压范围/输入电压范围；
[0013]4)常温下测量输出端OUT输出电压，调节输出零点温度系数OTCDAC，使输出端OUT输出电压基本符合以下条件：
[0014](输出端OUT输出电压
‑
预设零点)/预设跨度＝(室温
‑
最小温度)/(最大温度
‑
最小温度)并记录此时输出零点温度系数OTCDAC取值，该输出零点温度系数OTCDAC在之后校准过程中保持不变；
[0015]5)将温度调至最低温度点，测量输出端OUT输出电压，调节输出零点调节0DAC取值使输出端OUT输出电压等于预设零点，记录对应ODAC取值；
[0016]6)将温箱温度调至最高温度点，测量输出端OUT输出电压，调节输出零点调节0DAC取值使输出端OUT输出电压等于(预设零点+跨度电压)，记录对应零点调节0DAC取值；
[0017]7)将温箱温度调至室温，根据三个温度点下记录的输出零点调节0DAC数据生产补偿数据并写入存储单元中，然后在全温下进行测试验证。
[0018]铂电阻传感器由于自身材料特性存在一定的输出误差和非线性，本专利技术使用桥式传感器信号调理芯片对信号进行放大的同时对其非线性进行处理，对铂电阻进行恒流供电，将输入小信号放大并补偿为高精度可控的电压输出，桥式传感器信号调理芯片的内嵌温度传感器在全温范围内的每个温度点对输出进行补偿从而线性输出。因此本专利技术具有以下优点：通过桥式传感器信号调理芯片将信号放大，通过内嵌温度传感器及存储单元对铂电阻的非线性进行校准，校准精度高。
附图说明
[0019]图1为本专利技术的电路图；
[0020]图2为本专利技术的桥式传感器信号调理芯片的电路图。
具体实施方式
[0021]下面结合附图和具体实施例对本专利技术的技术方案做进一步详细描述。
[0022]参见图1，本专利技术的桥式传感器信号调理电路具体实施例的结构包括桥式传感器信号调理芯片U1、共模输入电阻R1、铂电阻传感器RTD、稳压电容C1和滤波电容C2，桥式传感器信号调理芯片U1的电流激励端BDR和正输入端INP连接，铂电阻传感器RTD接在桥式传感器信号调理芯片U1的正输入端INP和负输入端INM之间，共模输入电阻R1接在桥式传感器信号调理芯片U1的负输入端INM与接地端VSS之间，稳压电容C1接在桥式传感器信号调理芯片U1的供电端VDD与接地端VSS之间,输出滤波电容C2接在桥式传感器信号调理芯片U1的输出端OUT与接地端VSS之间。
[0023]参见图2，本专利技术的桥式传感器信号调理芯片U1具体实施例的结构包括电流源激励、增益放大器、存储单元、数模转换器DAC和内嵌温度传感器；内嵌温度传感器与存储单元连接，存储单元与数模转换器DAC连接，数模转换器DAC分别与电流源激励和增益放大器连接，在本实施例中，数模转换器DAC包括输出零点调节0DAC、跨度调节FSODAC、输出零点温度
系数OTCDAC和跨度温度系数FSOTCDAC，存储单元分别与输出零点调节0DAC、跨度调节FSODAC、输出零点温度系数OTCDAC和跨度温度系数FSOTCDAC连接，跨度调节FSODAC和跨度温度系数FSOTCDAC分别与电流源激励来接，输出零点调节0DAC和输出零点温度系数OTCDAC与增益放大器连接。
[0024]在本实施例中，桥式传感器信号调理芯片U1有两个供电端：VDD和VDDS,均外接5V电源，供电端VDDS负责给存储单元供电，供电端VDD负责给其它单元供电。
[0025]本专利技术的桥式传感器信号调理电路的调理方法，具体包括以下步骤：
[0026]1)配置跨度调节FSODAC和跨度温度系数FSOTCDAC使电流源激励为铂电阻供电，铂电阻两端电位接近供电电压的二分之一；
[0027]2)根据实际测量温度范围计算铂电阻阻值变化范围及输入电压范围；
[0028]3)计算并配置增益放大器的增益倍数，计算方法为：增益＝理想输出电压范围/输本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种桥式传感器信号调理电路，其特征在于：所述调理电路包括桥式传感器信号调理芯片U1、共模输入电阻R1和铂电阻传感器RTD，所述桥式传感器信号调理芯片U1的电流激励端BDR和正输入端INP连接，所述铂电阻传感器RTD接在桥式传感器信号调理芯片U1的正输入端INP和负输入端INM之间，所述共模输入电阻R1接在桥式传感器信号调理芯片U1的负输入端INM与接地端VSS之间。2.根据权利要求1所述的桥式传感器信号调理电路，其特征在于：所述调理电路还包括稳压电容C1，所述稳压电容C1接在桥式传感器信号调理芯片U1的供电端VDD与接地端VSS之间。3.根据权利要求1所述的桥式传感器信号调理电路，其特征在于：所述调理电路还包括输出滤波电容C2,所述输出滤波电容C2接在桥式传感器信号调理芯片U1的输出端OUT与接地端VSS之间。4.根据权利要求1至3任一权利要求所述的桥式传感器信号调理电路，其特征在于：所述桥式传感器信号调理芯片U1包括电流源激励、增益放大器、存储单元、数模转换器DAC和内嵌温度传感器；所述内嵌温度传感器与存储单元连接，所述存储单元与数模转换器DAC连接，所述数模转换器DAC分别与电流源激励和增益放大器连接。5.根据权利要求4所述的桥式传感器信号调理电路，其特征在于：所述数模转换器DAC包括输出零点调节0DAC、跨度调节FSODAC、输出零点温度系数OTCDAC和跨度温度系数FSOTCDAC，所述存储单元分别与输出零点调节0DAC、跨度调节FSODAC、输出零点温度系数OTCDAC和跨度温度系数FSOTCDAC连...

【专利技术属性】
技术研发人员：权炜，刘敏侠，田泽，邵刚，胡曙凡，
申请(专利权)人：西安翔腾微电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：