一種單片集成硅壓力傳感器電路的設(shè)計(jì).pdf

1、隨著MEMS技術(shù)的大力發(fā)展，壓力傳感器也在各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。通常差分放大器被用來(lái)檢測(cè)處理傳感器的弱電勢(shì)，傳統(tǒng)的都是用兩運(yùn)放或者三運(yùn)放的儀表放大器(IA)來(lái)實(shí)現(xiàn)此功能。為了實(shí)現(xiàn)更好的性能，傳感器部分和信號(hào)處理電路都制作在同一塊硅片上。
　　 本論文提出了_種基于兩運(yùn)放儀表放大器結(jié)構(gòu)，具備高靈敏度和高線性的信號(hào)處理電路。采用惠斯登電橋來(lái)檢測(cè)外界的壓力，可以減小溫度的影響。同時(shí)，在提出的電路中，使用一個(gè)受溫度控制的電流產(chǎn)生源，能提

2、供具有正溫度系數(shù)的輸出電流，可以用來(lái)補(bǔ)償傳感器電橋因高溫時(shí)靈敏度的下降。信號(hào)處理電路使用兩個(gè)高性能的運(yùn)輸放大器來(lái)處理電橋的輸出信號(hào)。薄膜電阻網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成了電壓偏置，通過(guò)激光修調(diào)可以補(bǔ)償電橋的零溫度漂移。電路的仿真基于標(biāo)準(zhǔn)的雙極型工藝庫(kù)模型。輸出信號(hào)和所加的電壓成正比關(guān)系，并且具有良好的線性度。在5V的單電源供電下，輸出范圍為50mV-4.95V。此高靈敏度和線性度的電路適合用來(lái)測(cè)量小的電阻變化，因此是單片集成傳感器的很好選擇。
　　

3、 針對(duì)此電路設(shè)計(jì)了兩種版圖，一種是將傳感器和電路分開設(shè)計(jì)，一種是兩者結(jié)合實(shí)現(xiàn)單片集成的設(shè)計(jì)。傳感器和電路在制造后，都進(jìn)行了測(cè)試，電路實(shí)際輸出達(dá)到100mV-4.9V，并且具有良好的線性度。但由于版圖設(shè)計(jì)和制造的一些因素，電路的閉環(huán)增益出現(xiàn)了偏差，比仿真值減小了不少，因此下一步必須對(duì)其進(jìn)行調(diào)整以滿足傳感器的需要。
　　 本次流片電路的缺點(diǎn)就是共模抑制比(CMRR)和電阻匹配息息相關(guān)。因此基于設(shè)計(jì)的運(yùn)算放大器，提出了一種電流模式的儀