恒定電流驅動(dòng)的電橋式傳感器驅動(dòng)/放大電路工作原理分析

電路的功能

應變儀、磁性電阻元件、半導體壓力傳感器等以電橋方式工作是很常見(jiàn)的。置方式有平衡驅動(dòng)和方法又抱括恒壓驅動(dòng)和恒流驅動(dòng)。本電路用數MA的恒定電流使傳感器不平衡置偏，由儀表放大器接收。傳感器采用擴散式壓力傳感器P-3000S-102G，壓力范圍為0~1KG/CM2。

電路工作原理

OP放大器A1為恒流輸出電路，電流大小由基準電壓VZ和傳感電阻決定，本電路用可變電阻的最大阻，否則OP放大器輸出會(huì )飽和、使工作不穩定。電橋電阻為為4.7K±30%，如果有1.5MA的偏流流過(guò)，就會(huì )產(chǎn)生最大為9.165V的等效電壓，A1必須輸出10.425V的電壓，該電壓是傳感電壓與電橋等效電壓相加。調零方法是使電橋略不平衡，輸出一定的電壓進(jìn)行調零。如果用下一級儀表放大器進(jìn)行調零也行。平衡輸入放大器加了濾除高頻噪聲的緩沖濾波器，時(shí)間常數根據最高響應頻率確定。

儀表放大器為標準構成方式，該電路的增益AV由AV=1+（2R3/RG）決定，傳感器輸出靈敏度為100±30MV/FS，要使輸出端獲得0~+1V的電壓，AV應等于7.7~14.3倍。RO的計算方法根據上面的公式為RO=2RS/（AV-1），所以RO=1.5~3K，考慮少許余量，在1K上串聯(lián)一個(gè)2K的可變電阻。

調整

在傳感器不加壓情況下，調節VR1使偏流IB為1.5MA。斷開(kāi)傳感器的一端，接上測量電流用的跨接線(xiàn)，對電流進(jìn)行測量。沒(méi)有必須進(jìn)行準確的調節，可把VR1換成固定電阻。

用VR2調零，為了使變化范圍不超出要求。R3、R4應盡量采用高阻值。最后給傳感施加KG/CM2的壓力，調整VR3直到輸出端電壓等于1.000V為止。為慎重起見(jiàn)，應收集0~1KG/CM2范圍內的數據，并記錄線(xiàn)性誤差。

設計要點(diǎn)

采用半導體器件的傳感器必定有溫度系數，如果是P-3000S，用激光來(lái)微調厚膜電阻使具有較小的溫度系數。但進(jìn)行高精度測量時(shí)，必須考慮采用溫度補償電路問(wèn)題，采取簡(jiǎn)單方法可用熱敏電阻與RO串聯(lián)，連升降環(huán)境溫度，邊進(jìn)行調整。

這里采用了完善的差動(dòng)放大電路，人們往往認為電路應具有低漂移特性，其實(shí)傳感器輸出為100MV/FS時(shí)，采用普通OP放大器就已是夠了。

元件的選擇

盡管所采用的傳感器在元件表中沒(méi)有列出，但如果是P3000S-102G，根據漂移等級，應在±0.02/0.04/0.1%FS中挑選。

基準電壓二極管必須選用1.2V的產(chǎn)品。