GE_Sensing压力传感器信号放大参考电路

GE Sensing压力传感器信号放大参考电路 Signal Amplification Reference Circuits For GE Sensing Pressure Sensors Oct. 2009 概述 GE Sensing NOVA 自创建之日起至今，始终引领 MEMS 领域的技术创新。GE Sensing NOVA的硅阻压力传感器，以其优异的产品性能、艺术化的封装技术，为工 业、医疗以及汽车等方面压力的测量和应用，提供了宽量程范围内的多样性选择和 。 该文档主要针对其中几款已经作了温度和压力补偿的传感器信号放大处理，提 供了若干参考电路。用户需要根据特定的应用，对参考电路上的参数、乃至运放、 仪放大器等进行相应调整。 ‰ NPC1210系列参考应用 NPC1210 是一款恒流源驱动的压力传感器，在 范围内作了温度、压 力补偿，工作温度范围宽，产品具有极好的一致性和相互替换的特性（具体参数请 参考 NPC1210系列产品说明文档）。 该系列产品，通过提供一个在板增益电阻和相 应放大电路的方式，来控制相应放大电路的放大倍数，从而每个传感器产品在经过 该放大电路后，有一致的输出量程范围 （0~3.012V@1.5mA）。放大信号输出大小 与激励电流成正比。 CC °° 60~0 在传感器选择应用时，如果需要使用放大信号类型的，可以选择 NPC1210。使 用该传感器，一般推荐使用集成多个独立运放的 OP进行处理，以便添加其中的反馈 电阻（NPC1210系列在第一级信号放大中，要求使用 100k欧姆的反馈电阻。具体原 因，请参考应用文档《GE NOVA 压力传感器增益电阻的使用条件》），同时要选择 在共模抑制比、温漂系数等方面比较优异的放大器件。 在图－1 中，左边的 U2、齐纳稳压二极管和 R6 用于控制生成恒流源。右边的 U1B，U1C和 U1D放大差分信号并抑制共模信号。U1A产生一个偏置，这对于单端 供电的信号放大，以及应用中测量信号本身应用范围有关。 恒流源激励的电流大小可根据应用相应放大（不要超过 2mA），同时通过选择 相应的供电电压避免 U2输出饱和。 参考原理图中所有的元器件谨供参考。请根据实际应用加以选择和修改。 ‰ NPC1220系列参考应用 NPC1220 是一款恒流源驱动的压力传感器，在 范围内作了温度、压 力补偿，工作温度范围宽，产品在根据推荐的驱动情况下，具有极好的一致性和相 互替换的特性（具体参数请参考 NPC1220系列产品说明文档）。 该系列产品，通过 提供一个在电阻和外部一个恒压源电路，生成一个恒流源驱动电路。内部电阻控制 恒流源电流的大小，来调控每个传感器在相应恒流源下的输出信号范围，从而实现 传感器在应用过程中的一致性和相互替换性。（0～50mV@1.235V）。 CC °° 60~0 1 放大信号输出大小与激励电流成正比，这里也与外部的恒源参考电压成正比。 在传感器选择应用时，如果需要使用信号未放大类型的，可以选择 NPC1220。使用 该传感器，一般推荐使用仪表放大器。目前仪表放大器的性价比都较以往有很大的 提升，与独立运放的方案相比，可以实现更好的共模抑制比、低的温漂。 在图－2 中，是使用独立运放进行信号放大的方案。左边的 U2、齐纳稳压二极 管和 NPC1220 传感器内部的电阻用于控制生成恒流源。当然，这里的恒流源仅仅对 于当前的传感器而言是不变的，而传感器之间是有差异的。右边的 U1B，U1C 和 U1D 放大差分信号并抑制共模信号。U1A 产生一个偏置，这对于单端供电的信号放 大，以及应用中测量信号本身应用范围有关。 通过控制外部恒压源来实现的恒流源激励电流的大小。恒流源激励的电流大小 可根据应用相应放大（不要超过 2mA），但是要避免 U2输出饱和。 在图－3 中，使用了仪表放大器进行信号的放大处理。可以看到，左边部分保 持不变，而右边的信号放大部分则得以简化。请根据选择的仪表放大器进行相应的 配置。 参考原理图中所有的元器件谨供参考。请根据实际应用加以选择和修改。 ‰ NPI19VC系列参考应用 NPI19VC 是一款高性价比的不锈钢注油隔离压力传感器，在 范围内 作了温度、压力补偿，工作温度范围宽。这是一款使用恒压源补偿线性并使用恒压 源进行激励的传感器。在 10VDC 激励电压下，输出信号在量程范围内为 0.1～ 100mV。实际应用中，主要是对该信号进行放大处理。根据实际应用，建议直接使 用仪表放大器，当然，如果误差允许，也可以使用独立的运放进行信号放大处理。 CC °° 70~0 图－4 中，通过使用仪表放大器，电路相应简化。用户可以根据其余的电 路参考设计使用独立运放进行放大。 而参考电压（Vref），这里为信号放大偏置电压，其实现方式可以参考图－1 中 U1A部分的方式。如果误差允许，可以通过直接使用电阻分压的方式进行配置。 同样，如果对于使用恒流源进行激励驱动的 NPI19AC 系列，可以借鉴图－1中 的恒流源信号的发生方式设计恒流源，而差分信号放大部分，则可以选择独立运放 或者仪表放大器进行放大。 参考原理图中所有的元器件谨供参考。请根据实际应用加以选择和修改。 2 3 R1 5 6 7B 4 11 U1B 12 13 14D 4 11 U1D 10 9 8C 4 11 U1C 50K R2 100K R9 100K R10 100K R4 100K R11 133K R3 R6 133K R7 GND VCC GND RG1 GND V1 GND 0.1uF C4 GND VCC 0.1uF C6 GND 0.1uF C7 GND VCC GND GND VCC 0.1uF C3 GND GND GND Output 0.1uF C2 0.1uF C5 Out- Out+ D1 D Zener V(Zener) / R6 = Excitation Current R13 GND 2K R12 23K R8 GND VCC 0.1uF C8 GND VCC 0.1uF C1 NPC1210 +IN -IN 4 3 2 1 5 U2 2 3 1 A 11 U1A 4 Figure-1 Reference Circuit For NPC1210 Brg1 5 6 7B 4 11 U1B 12 13 14D 4 11 U1D 10 9 8C 4 11 U1C R2 100K R9 100K R10 100K R4 100K R11 133K R3 133K R7 GND VCC GND R1 V1 GND 0.1uF C4 GND VCC 0.1uF C6 GND 0.1uF C7 GND VCC GND GND VCC 0.1uF C3 GND GND GND Output 0.1uF C5 Out- Out+ D1 L M 385-1.2 (1.235v) 0.1uF C2 R13 GND 2K R12 23K R8 GND VCC 0.1uF C8 GND VCC 0.1uF C1 NPC1220 GND 2K R14 -IN +IN 2 3 1 A 4 11 U1A 4 3 2 1 U2 5 Figure-2 Reference Circuit –1 For NPC1220 4 5 Brg1 R2 GND V2 GND V1 GND 0.1uF C8 GND 0.1uF C7 Out- Out+ D1 L M 385-1.2 (1.23 5v) 0.1uF C1 NPC1220 GND -IN +IN 1 2 3 45 6 7 8 U2 AD8223 500 R1 0.1uF C2 GND Output 10uF C3 V2 C5 C4 C6 GND GND GND 1k R3 Gain Gain = 5+80kohm/RG GND 2 3 1 4 U1A OP2177 A 8 5 6 7 B 8 4 U1B OP2177GND V2 V2 23K R8 2K R12 0.1uF C9 GND GND Figure-3 Reference Circuit –2 For NPC1220 500 R1 R_Brg1 1 2 3 45 6 7 8 U1 AD8223 VCC1 GND 0.1uF C4 0.1uF C1 GND Out- Out+ Output 10uF C2 VCC2 C5 C3 C6 GND GND GND 1k R2 Gain Adjust GND Gain = 5+80kohm/RG 2K R4 23K R3 GND 0.1uF C7 GND 2 3 1 A 8 4 U2A OP2177 0.1uF C8 10uF C9 VCC2 VCC2 GND Figure-4 Reference Circuit-1 For NPI19-VC 6 For