领慧立芯新品:LH32M0G3XX(完整单芯片高性能采集系统)
前几天就拿到 LHA 的板子了,AE 也给了固件库,研究了一下感觉出不少信号链的文章,今天先看一个 ADC 外设里面的部分:
共模前几天的板子也在这里了,一起亮相吧~
我居然看见了有电流源?还真是,这个可太好了!
一般是用一个有 4 个 OP 的集成运放,一个做恒流源,一个做3op 的仪表放大器。
恒流源部分:利用分压电阻和运放构建,典型参数 R1=40 kΩ, R2=10 kΩ, R3=10 kΩ → Icc ≈ 100 μA。
信号放大部分:
使用仪表放大器结构,增益可调。
输出电压:
Vout = Gain × Vs(Vs 为传感器桥路电压)。
例:在 0–7 kPa 范围内,放大后输出约 0.7–1.1 V,线性度误差仅 0.3 %FS。
输出特性
原始输出:0–37 kPa 对应约 0–31 mV 差分电压。
放大后输出:采用推荐电路(恒流 100 μA, Gain=21, Ref=1 V)时,输出范围可覆盖 0–7 kPa,误差 <0.3 %FS。
温漂表现:跨度随温度 0–50 ℃ 变化约 ±1 %FS;零点随温度变化约 ±3 %FS。
传感元件:基于 压阻效应 (piezoresistive) 的硅薄膜芯片。
内部结构:
硅片上形成一个薄膜(膜片),上下压差会使其发生形变;膜片上布置四个压阻,应力引起阻值变化;这四个电阻构成惠斯登电桥,输出差分电压随压力变化。
测量原理:
当膜片上下压力相等 → 电桥平衡,输出仅有制造误差导致的偏置电压(Voffset)。
当膜片受压 → 对角线电阻阻值同时增加/减小 → 电桥输出电压产生差值(Span Voltage)。
电路要求:需由 恒流源 (100 μA) 激励电桥,然后通过运放放大得到可用电压 。
参数指标(典型值 @ 23℃, 100 μA)
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连接方法
引脚定义:
Pin1: Vout(+)

Pin2: NC(悬空,不连接)
Pin3: GND
Pin4: Vout(-)
Pin5: N-sub(与 Pin6 短接使用)
Pin6: Icc(恒流输入端)
注意:
需要在 Pin6–Pin3 之间提供恒流 100 μA;压力信号输出在 Pin1–Pin4 差分端。
压阻式压力传感器的惠斯登电桥等效电路与推导公式:
电桥结构
传感器的核心是四个压阻 ,组成一个惠斯登电桥;电桥上端由 恒流源 Icc 驱动,下端接地;左、右中点之间取差分输出电压 。
当膜片受压力时,四个压阻按对角线成对发生变化:
两个电阻增加 →
另两个电阻减小 → 。
方程解释
Eq.1.1
这是最一般的电桥输出公式。
含义:在恒流源驱动下,电桥的输出由“对角乘积差”决定。
如果四个电阻完全相等 → 分子为 0 → 输出为 0(理想平衡);实际上因工艺误差,输出存在一个小的偏置电压(Voffset)。
Eq.1.2
假设四个电阻标称值都为 ,并且压力作用导致对角线的两个增加 ,另两个减小 ;化简后分子是 ,分母是 ,得到:
这说明:桥路输出正比于单臂电阻的变化量 ΔR 与激励电流 I;因为输出与标称电阻 本身无关,所以温度对所有电阻的同向漂移影响小,具有较好稳定性。
Eq.1.3
这是实际情况:输出不仅有理想的“信号项” ,还包含工艺不对称造成的零点偏移 ;数据手册中给出 Offset Voltage 的典型范围,例如 -2.5 mV ± 4 mV,就是这个 。
工作原理:压力使硅膜片变形 → 应力改变压阻值 → 电桥失衡 → 输出差分电压。
输出关系:
理想:。
实际:。
需要 恒流源激励(保证输出与 ΔR 成正比,减小温漂);输出电压与电阻名义值无关,温度稳定性好;偏置 是不可避免的,后端电路需校准或滤除。