硅应变计与Σ-Δ ADC：低成本压力变送器设计详解

电子设计基础：电阻电桥基础探讨了在精密测量领域中电阻电桥的应用，特别是针对硅应变计与模数转换器（ADC）的接口设计。电阻电桥，如惠斯登电桥，通过比较不同电阻的比例来实现对电阻的精确测量，这对于诸如压力变送器等应用至关重要。 硅应变计作为一种高灵敏度的传感器，其工作原理是基于硅材料在受到应力作用时，体内电阻会发生变化。相比于传统的金属箔或粘贴丝式应变计，硅应变计的输出信号强度显著，使其能与成本效益更高的电子设备配合使用。然而，硅应变计的安装和连线复杂，成本较高，这限制了其在某些场景下的应用，尤其是在粘贴式应变计领域。 然而，随着微机电系统（MEMS）技术的发展，硅应变计与MEMS工艺结合，极大地改善了这些问题。通过集成到硅片上的微型机械结构，多个应变计可以作为一个整体设计的一部分制造，降低了成本并简化了安装。典型的例子是硅压力传感器，通过半导体工艺和精确蚀刻技术制造，形成全桥式的惠斯登电桥结构，每个传感器单元通过金属连线构成。 尽管硅压力传感器价格低廉且性能稳定，但它们仍受到温度影响，输出特性存在初始偏移和灵敏度偏差。为了获得一致的测量结果，传感器需要进行校准，以消除器件间的差异和温度漂移。这通常是通过模拟电路实现的，通过校准过程确保在不同温度和压力条件下，传感器的输出能够准确反映输入参数。 总结来说，电子设计基础中的电阻电桥技术，尤其是与硅应变计和ADC的集成，对于压力变送器这类应用至关重要。通过巧妙地利用硅应变计的高灵敏性和MEMS技术，可以降低成本并提高系统的精度和可靠性，同时需要进行有效的校准以克服温度和器件间差异的影响。