目的：通過選擇矽壓阻式壓力感測器(sti8005/8007)對所測物件進行壓力採集（採集範圍：0~600kpa），將感測器的輸出與訊號調理積體電路max1450連線，實現對採集的模擬電壓訊號進行過濾和放大。
從而讓max1450輸出0.5v~4.5v的電壓使之成為adco8o9(a/d轉換器)能工作的電壓（0~5v）。
一.基本引數：
所需測量壓力範圍:0~600kpa
adco8o9(a/d轉換器)工作電壓：0~5v
感測器橋路工作電壓：3~6v（這裡預設為5v）
二.感測器選擇:
產品名稱: mpx700感測器
產品特點：1 .靈敏度高.
2.可靠性高
3.尺寸小
4 適用於各種封裝.
5 頻率特性好.
三.訊號調理電路
1.選用:訊號調理積體電路max1450
美國maxim 公司推出的max1450 訊號調理整合晶元,主要針對壓阻式壓力感測器的應用而設計, 只需對晶元外接元件進行簡單的設定和調整,便可對感測器的失調、滿量程輸出、失調溫度係數、滿量程輸出溫度係數及滿量程輸出非線性進行校準和補償,使訊號輸出精度提高到1 %(相對於感測器的線性誤差) ,簡化了感測器輸出訊號調理電路的結構。
max1450 採用20 引腳ssop 封裝,單+ 5v 電源供電,晶元管腳排列如圖1 所示。
max1450 各管腳的功能簡介如下:
inp、inm:感測器輸出訊號正、負接入端,輸入阻抗1mω。
a2 、a1 、a0 :可程式設計放大器增益設定數字量輸入端,連線至vdd 為高電平,連線至vss 或懸空為低電平。
offtc:失調溫度補償電壓v t 輸入調節端。
offset :失調電壓v f 輸入調節端。
sotc、soff :分別為失調溫度補償電壓v t 符號位、失調電壓v f 符號位輸入端。在引腳ou t 輸出的電壓v o 為v o = v p ±v f ±v t 時, sotc、soff 連線到vdd 時相應項取正號,連線到vss
或懸空時取負號。
fsotrim:感測器橋的激勵電流設定輸入端。
isrc:電流源參考端,該端與vss 間連線一參考電阻。
bdrive :晶元對感測器的激勵電流輸出端。
bbuf :bdrive 端的橋壓緩衝輸出。
ou t :訊號調理晶元的電壓v o 輸出端。
vdd、vss :晶元工作電源正、負接入端。
ic:內部連線端,使用時懸空。
2.電路連線: 如圖2所示
3. max1450 的典型校準補償電路引數選擇及調整步驟
a.引數選擇
首先選擇合適的外接電阻初值及可程式設計放大器pga 的增益,以防止大器和電流源的嚴重過載。要進行引數的初始化,需要知道感測器的如下引數:
rb :室溫下( 25°c) 感測器的輸入/ 輸出阻抗(kω) ;
tcr : 感測器輸入/ 輸出阻抗的溫度係數(ppm/ °c) ;
tcs :感測器靈敏度溫度係數(ppm/ °c) ;
s ( t) :室溫下感測器靈敏度(mv/ v psi) ;
s ( p ) : 室溫下感測器靈敏度線性誤差( %fso) ;
pn 、pm :最小、最大輸入壓力(psi) ;
o ( t) :室溫下失調(mv/ v) ;
otc:失調溫度係數(ppm fso/ °c) 。
(1) r9 決定感測器的激勵電流,用可調來設定r9 的初值: r9≈13 rb 。
(2) r7 用於補償滿量程溫度係數誤差,用可電阻器來設定r7 的初值:
r7≈ r9 ×500/ ( tcr - | tcs| )
(3) 選擇a2 、a1 、a0 的連線組合,使pga益最接近式(1) 中ap 的值:
式(1) 中: v m 、v n 分別為最大壓力和最小壓力輸入下max1450 的期望輸出電壓ap ≈v m - v n/[s ( t) ×v r ( pm - pn)] (1)
值(如4. 5v 和0. 5v) ,引腳bdrive 上電壓v r 為期望設定的感測器橋壓值(如5v) 。
(4) 取r6 = 100kω ,可變電阻r5 = 20kω ,調集成適的阻值比,可滿足式(2) ,並根據此比值的正負選擇引腳sotc 的連線,比值為正時,引腳sotc 接vdd ,比值為負時,引腳sotc 接vss 或懸空。
vdd ,比值為負時,引腳sotc 接vss 或懸空。
r5/（r5 + r6） ≈[otc ×( v m - v n)]/[tcs ×v r ×1. 15] (2)
b.調整步驟
補償、校準過程一般包括以下六步:1滿量程校準滿量程溫度係數補償;2失調溫度係數補償;3失調校準;4線性校正(可選) 。整個過程需要感測器在兩個壓力值(最小、最大值) 和兩個溫度點的有關引數。
(這裡重點介紹滿量程校準）
1.滿量程校準
滿量程校準在室溫t1 (25°c) 下進行。假設感測器橋壓設定在2. 5v ,最小壓力輸入下,晶元輸出電壓v n 為0. 5v ,最大壓力輸入下,晶元輸出電壓
(1) 調節電阻r2 ,使晶元引腳fsotrim 上的電壓v i 為2. 5v , 然調節電阻r9 , 直到引腳bbuf 上的電壓v b 為2. 5v。
(2) 調節r4 ,改變引腳offset 上電壓v f ,使晶元最小壓力輸入失調輸出為0. 5v。
(3) 測量最大壓力pm 輸入下的輸出電壓v o( pm) 。
(4) 用式(3) 計算參考電壓v a (25°c) :v a (25°c) = v i ×[ 1 +(vm-v o ( pm))/v o ( pm)]
(3)如果計算出的v a 超出橋路電壓允許擺幅v ss+ 1. 3v～ v dd - 1. 3v ,需要重新設定pga 的增益。
若v a 太低,降低乙個步長的增益,若v a 太高,增加乙個步長的增益,然後重新回到第一步,直到v a在規定的擺幅內。
(5) 調節電阻r2 ,設定引腳fsotrim 上的電壓v i , 使v i = v a , 然後調節電阻r9 , 直到引腳bbuf 上電壓v b 等於v a (25°c) 。
(6) 重新調節r4 ,改變引腳offset 上電壓v f ,使晶元最小壓力輸入下失調輸出為0. 5v。
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