一種單片集成硅壓力傳感器電路的設(shè)計.pdf

1、隨著MEMS技術(shù)的大力發(fā)展，壓力傳感器也在各個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。通常差分放大器被用來檢測處理傳感器的弱電勢，傳統(tǒng)的都是用兩運放或者三運放的儀表放大器(IA)來實現(xiàn)此功能。為了實現(xiàn)更好的性能，傳感器部分和信號處理電路都制作在同一塊硅片上。
　　 本論文提出了_種基于兩運放儀表放大器結(jié)構(gòu)，具備高靈敏度和高線性的信號處理電路。采用惠斯登電橋來檢測外界的壓力，可以減小溫度的影響。同時，在提出的電路中，使用一個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，可以用來補償傳感器電橋因高溫時靈敏度的下降。信號處理電路使用兩個高性能的運輸放大器來處理電橋的輸出信號。薄膜電阻網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成了電壓偏置，通過激光修調(diào)可以補償電橋的零溫度漂移。電路的仿真基于標(biāo)準(zhǔn)的雙極型工藝庫模型。輸出信號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測量小的電阻變化，因此是單片集成傳感器的很好選擇。
　　

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