硅压阻式压力传感器电路解析

"本文主要介绍了基于硅压阻式压力传感器的经典压力变送器电路，包括恒流源、仪表放大器和V/I变换电路的设计。文章来源于《传感器世界》月刊，详细剖析了美国公司推荐的1-2034压力变送器电路，并探讨了电路中的电源保护、电压调整以及元器件选择对性能的影响。" 在压力变送器领域，硅压阻式压力传感器是一种常见的敏感元件。这种传感器利用硅材料的压阻效应，即当受到压力作用时，硅材料的电阻会发生变化。通过将这种变化转换为电信号，可以实现压力的测量。 电路设计中，恒流源是关键组成部分，它为传感器提供稳定电流，确保传感器输出的线性度和准确性。恒流源通常由运算放大器和基准电压源组成，其性能依赖于基准电压源的稳定性、运放的输入失调漂移以及使用环境的温度影响。 仪表放大器，如48和4Α，用于增强传感器的微弱信号。它们具有高输入阻抗，能有效地连接到低输出阻抗的传感器，而不影响其性能。增益可通过调整特定电阻值来设定。同时，仪表放大器的漂移主要由运放自身的失调漂移决定，这对整个系统的长期稳定性至关重要。 V/I变换电路将电压信号转化为电流信号，这有助于远程传输和信号处理，因为电流信号在长距离传输时衰减较小，抗干扰能力更强。这一部分通常涉及电压调整器，如文中提到的978、722等，用于将较高电压稳定到适合电路工作的水平。 在实际应用中，为了降低成本，许多国内压力变送器制造商会选择简化电源变换电路，直接使用电源的稳压输出。但这也意味着电源的稳定性对系统性能有直接影响。如果供电电压波动过大，可能需要增加额外的电源保护措施，如反极性保护，以防止设备损坏。 图2展示了典型压力变送器的电路结构，其中包括恒流源、仪表放大器和电压/电流变换的详细布局。理解这些基本电路原理对于设计和维护压力变送器至关重要，尤其是在工业自动化、过程控制和各种监测系统中，压力变送器扮演着不可或缺的角色。