带温度补偿的差分电桥型传感器
监控电路是一款适用于电桥型传感器的完好低功耗信号调度器，包括一个温度补偿通道。该电路非常合适驱动电压介于5V和15V之间的各类工业压力传感器和称重传感器。
功能与优势
图1所示电路是一款适用于电桥型传感器的完好低功耗信号调度器，包括一个温度补偿通道。该电路非常合适驱动电压介于5V和15V之间的各类工业压力传感器和称重传感器。
运用24位Σ-Δ型ADC的内置可编程增益放大器(PGA)，该电路能够处理大约10mV到1V的满量程信号，因而它适用于品种广泛的压力传感器。
整个电路仅运用三个IC，功耗仅1mA(不包括电桥电流)。比率式技能确保体系的精度和稳定性不依赖于基准电压源。
图1.带温度补偿的差分电桥型传感器监控器(原理示意图：未显现一切衔接和去耦)
电路描绘
图1所示电路根据24位Σ-Δ型ADCAD7793。该ADC有三路差分模仿输入和一个增益规模为单位增益到128的片内低噪声PGA，因而非常合适多个传感器接口。AD7793的最大功耗仅500μA，因而合适低功耗运用。它内置一个低噪声、低漂移带隙基准电压源，也可选用外部差分基准电压。输出数据速率可经过软件在4.17Hz至470Hz规模内设置。
AD8420是一款低功耗外表放大器，电源电流最大值为80μA，能够选用最高36V的单电源供电，用于消除桥式传感器的共模电压。需求时，它也可为传感器的小差分信号输出供给增益。
ADA4096-2是一款双通道运算放大器，每个放大器的典型电源电流为60μA，具有最高30V的宽作业输入电压规模，用于驱动传感器电桥。ADA4096-2的另一半用作基准电压缓冲器。
有许多品种的压力传感器需求5V至15V之间的电压驱动。图1所示电路为桥式传感器供给了一种完好的解决方案，包括四个要害部分：传感器电压驱动、外表放大器、基准电压缓冲器和ADC。
桥式传感器电压驱动
ADA4096-2装备为同相放大器，其装备增益由反应电阻设置，如图2所示。
增益经过装备表1列出的跳线来设置。
传递函数核算如下：
其间，RF能够是40.2kΩ、91kΩ或140kΩ，R8=10kΩ。
NPN晶体管用于进步驱动桥式传感器所需的电流。供给给ADA4096-2反相输入端的反应使得反相输入电压等于同相输入电压，然后确保桥式电路上的电压驱动坚持稳定的电压。
晶体管Q1为BJT，最大击穿电压为80V，25°C时功耗为0.35W。集电极最大电流为500mA。
外表放大器
AD8420按捺电桥处发生的共模电压，仅放大差分电桥电压，如图3所示。AD8420具有与输入共模电压彻底无关的轨到轨输出电压摆幅。该特性使得AD8420摆脱了大多数传统外表放大器架构存在的、共模输入和输出电压之间交互作用导致的多种约束。该外表放大器的增益设置为1。
AD8420的输入端有一个差模噪声滤波器(20kΩ/1μF/100nF)，其带宽为7.6Hz，还有一个共模噪声滤波器(10kΩ/100nF)，其带宽为150Hz。
传统外表放大器架构需求运用低阻抗源驱动基准电压引脚，基准电压引脚上的任何阻抗都会下降共模按捺比(CMRR)和增益精度。而关于AD8420架构，基准电压引脚上的电阻对CMRR无影响。AD8420的传递函数为：
VOUT = G (VIN+ – VIN-) + VREF
其间：
VREF = 1.05 V
G = 1 + (R12/R10)
在-40°C至+85°C温度规模内，AD8420差分输入电压在内部被二极管约束在±1V。假如输入电压超越此限值，内部二极管就会开端传导并耗费电流。电流在内部被约束在确保AD8420安全的值。
基准电压缓冲器
AD7793发生的210μA鼓励电流经过5kΩ电阻，如图4所示。这将发生1.05V基准电压，然后由ADA4096-2缓冲。缓冲器的输出驱动AD7793和AD8420的基准电压源。该电路是比率式，因而，5kΩ电阻上的电压改变(由AD7793发生的210μA鼓励电流的5%容差导致)所引起的差错非常小。该缓冲基准电压还驱动放大器以设置桥式传感器的电压驱动(参见图2)。
ADC通道1装备：桥式传感器
AD7793的通道1丈量AD8420的桥式传感器输出。外部VREF(1.05V)用作基准电压，因而，AD7793的输入电压规模是±1.05V，以+1.05V共模电压为中心。
ADC通道2装备：温度传感器
AD7793的第二通道监控电阻温度检测器(RTD)上发生的电压，该RTD由210μA鼓励电流驱动，如图5所示。
虽然100Ω铂RTD非常常见，但也可指定其他电阻(200Ω、500Ω、1000Ω等)和资料(镍、铜、镍铁)。本运用选用100ΩDIN43,760A类RTD。
图5所示的4线(开尔文)衔接可消除RTD引脚电阻效应。留意：运用链路P3和链路P4，也能够运用2线、3线或4线装备，如表2所示。
假如不需求温度补偿，可运用链路P9旁路RTD。
输出编码
任一通道上输入电压的输出代码为：
其间：
AIN=AIN(+)AIN(-)=AIN(+)VREF
Gain为PGA增益设置，N=24。
电源电压要求
为使电路正常作业，电源电压VCC有必要大于6V，以便为桥式传感器供给最低5V驱动。
体系校准
有多种办法可执行压力传感器温度校准。本运用选用四点校准程序。SiliconMicrostructures,Inc.(坐落美国加利福尼亚州苗必达市)的AN13-01(稳定电压下MEMS压力传感器的自动温度补偿和校准)为校准程序供给了很好的参阅。
