數字測量芯片PS081在太陽(yáng)能衡器和高精度數字傳感器中的應用

　　2.2 PICOSTRAIN測量原理：

　　根據TDC的這種測量原理，德國acam公司將這種原理應用到了電阻應變的測量上，獲得了非常好的效果，這種TDC和應變傳感器測量的結合就是PICOSTRAIN測量原理。下圖為PICOSTRAIN測量原理圖：

　　應變測量本身是通過(guò)測量放電時(shí)間來(lái)間接體現的。放電時(shí)間是測量應變電阻通過(guò)一個(gè)放電電容Cload放電來(lái)獲得。正相變化和反向變化的應變電阻的放電時(shí)間都會(huì )被進(jìn)行測量。兩個(gè)放電時(shí)間的比值則會(huì )反映應變電阻的變化信息。時(shí)間測量是通過(guò)高精度內部時(shí)間單

　　元TDC來(lái)完成的，最高可以獲得15ps的測量精度。(通過(guò)平均可以達到0.5ps)。

　　在PICOSTRAIN 的測量原理中額外的專(zhuān)利電路和數學(xué)算法對于誤差源如Rdson和比較器的傳播延遲進(jìn)行了補償，結果的精度是非常高的， 幾乎沒(méi)有增益誤差和溫度的影響。 由于這種補償我們定義了一次測量結果由8次充電放電構成。 根據測量原理，PICOSTRAIN并不需要全橋模式，半橋式測量就已經(jīng)足夠。 半橋的供電直接通過(guò)PICOSTRAIN的電路供電，不需要額外給應變電阻供電， 而且參考電壓也不要求。 而通過(guò)脈沖驅動(dòng)的方式PICOSTRAIN系統可以很容易的控制通過(guò)整個(gè)系統的電流，更重要的是相比數模轉換器而言它極大限度的減少了整個(gè)系統的電流消耗，從而可以實(shí)現了超低功耗的設計!

　　3、PICOSTRAIN革新的溫度補償方法

　　PICOSTRAIN測量原理的基本就是通過(guò)傳感器電阻對一個(gè)電容(Cload)進(jìn)行放電，然后記錄放電的時(shí)間。將傳感器鏈接成兩個(gè)半橋，另外Rspan電阻連接到中間的一個(gè)半橋上，組成我們所稱(chēng)的PICOSTRAIN全橋連接?？梢韵胂髮τ诿總€(gè)半橋的應變電阻進(jìn)行放電，芯片內部就可以計算出當包括Rspan電阻的路徑時(shí)間，通過(guò)這個(gè)時(shí)間就可以將Rspan電阻的時(shí)間變化計算出來(lái)，通過(guò)這個(gè)計算就可以很容易的獲得Rspan的調整系數，通過(guò)和PS081芯片內部的增益補償寄存器TKGain配合就可以很容易的實(shí)現溫度補償。

　　為了調整增益和零點(diǎn)偏移，需要僅一次的溫度試驗來(lái)找出相應的系數，由于無(wú)需進(jìn)行手動(dòng)調整，整個(gè)調整過(guò)程可以在最終生產(chǎn)好傳感器之后進(jìn)行，調整的過(guò)程需要很少的時(shí)間，卻可以非常的精確!參見(jiàn)下圖：