硅压阻式压力变送器电路设计解析

"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设计，包括恒流源、仪表放大器和电压电流变换电路的组成，以及如何处理电源反极性保护和电压调整，适用于各类封装的扩散硅压力传感器。" 压力变送器是一种将感受到的压力信号转换为标准电信号（通常是4-20mA DC或0-5V DC）的设备，广泛应用于工业自动化领域。在本文中，我们关注的是一个实用的压力变送器电路设计，它采用了硅压阻式压力传感器，这种传感器对压力变化敏感，其电阻值会随压力变化而改变。 电路的核心是恒流源，它由运放和相关组件构成，提供恒定的电流给传感器，确保传感器的稳定工作。恒流源的精度和稳定性受到基准电压源的稳定性、运放的输入失调漂移以及温度的影响。常用的运放如LM358、OP07等可用于此功能。 仪表放大器（通常采用差分输入结构，如INA126）用于放大传感器的微弱信号，具有高输入阻抗，能适应传感器的负载需求。增益可以通过调整电阻来设定，但增益漂移可能因运放的失调漂移不对称性、电阻的温度系数不一致等因素而产生。 电压电流变换电路将放大后的电压信号转换为电流信号，这对远程传输和信号抗干扰非常重要。这个过程中，电阻对称性和自身漂移会影响电流采样的准确性，而采样电阻的温度系数也是必须考虑的因素，因为它直接影响到输出电流的稳定性。 在电路设计中，电源反极性保护和电压调整是必不可少的。电源反极性保护防止因电源接反导致的电路损坏，而电压调整器则将较高的供电电压稳压到适合变送电路工作的额定值，以确保电路的正常运行。 最后，系统补偿元件如C1、C2、R3、R4等用于提高系统的稳定性和频率响应，但实际应用中，电容的漏电和温度系数可能会引入额外的不稳定因素，需要通过精确的元器件选择和设计来克服。 压力变送器的电路设计是一个综合考虑传感器特性、信号放大、电源管理、稳定性和补偿等多个因素的过程，对于确保变送器的精度和长期稳定性至关重要。在实际生产中，为了降低成本，许多厂家会选择简化电源变换电路，但这也可能增加对元器件选择和设计的要求。