高输出硅应变计与Σ-Δ ADC的适配应用

"这篇应用笔记主要探讨了电阻电桥在元器件应用中的基础，特别是高输出硅应变计的使用，以及它们与高分辨率Σ-Δ模数转换器的匹配。文章介绍了硅应变计的高灵敏度特性，强调了其在MEMS应用中的优势，并提供了如何计算ADC需求及构建简单比例电路的示例。" 电阻电桥是电子测量中常用的一种电路，用于检测电阻值的变化。在元器件应用中，电阻电桥常用于测量物理量如压力、应变等，通过比较电桥中不同电阻的值来获得信号输出。基本的电桥配置包括四个电阻，分为两对，当一对电阻上的电压差被另一对抵消时，电桥处于平衡状态。当应变计（例如粘贴丝式或金属箔应变计）被用于电桥中，应变导致的电阻变化会打破这种平衡，产生可测量的电压输出。 硅应变计因其在硅材料中应力引起的电阻变化而表现出高灵敏度。相对于传统的金属箔或粘贴丝式应变计，硅应变计能提供更大的信号输出，这使得它们可以与更经济的电子设备配合使用。然而，它们的小尺寸和脆弱性在安装和连接时带来挑战，增加了成本，特别是在粘贴式应用中。另一方面，硅应变计在MEMS技术中的应用尤为合适，因为MEMS允许在同一硅片上集成机械结构和传感器，降低了成本并提高了设计灵活性。 MEMS器件，如硅压力传感器，通过半导体工艺和特殊蚀刻技术制造。这些传感器的硅膜片上，每个边角都附有压敏电阻，当压力作用于传感器时，硅膜片变形，导致电阻值改变，进而转化为电信号。这些电信号通常需要高分辨率的Σ-Δ模数转换器进行精确测量。 在设计系统时，必须考虑ADC的分辨率和动态范围，以确保能够准确捕捉硅应变计的微小变化。应用笔记中提供了计算方法，指导用户根据非补偿传感器的需求确定合适的ADC参数。此外，还展示了一个采用电流驱动传感器的简化电路设计，这种方法可以减少噪声影响，提高测量精度。 电阻电桥与硅应变计的结合，特别是利用MEMS技术，为传感器应用提供了高效且经济的解决方案。通过深入理解这些原理和计算方法，工程师可以优化系统设计，实现高精度的物理量测量。