电子设计工程
Electronic Design Engineering
第 28卷
Vol.28
第 2期
No.2
2020年 1月
Jan. 2020
收稿日期:2019-07-22 稿件编号:201907164
作者简介:雷 武(1995—),男,甘肃定西人,硕士研究生。研究方向:电路与系统。
传感器作为一种能够把特定的被测量信息(如
物理量、化学良、生物量等)按一定规律转换成某种
可用信号的器件或装置
[1]
,被广泛应用于各个领域。
传感器的响应特性取决于待测量的物理/化学变量,
工作环境和操作原理
[2-4]
。压力作为最常见的工业参
数之一,其测量的精确性和可靠性在工业化生产中
有着决定性的作用,因此,压力传感器一直是研究的
热点
[5-7]
。由于半导体材料具有压阻效应,使用半导
体材 料制作 的压 力传感 器称 之为压 阻式 压力传 感
器,并在实际应用中有着良好的压力测量效果。但
是压阻式压力传感器的满量程输出都是在几 mV 到
几 百 mV 的 微 弱 信 号
[8]
,不 便 于 后 续 的 分 析 以 及 利
用。同时,压力传感器输出的信号中还夹杂着噪声
信号,会严重影响到压力信号的质量,故需要设计一
种信号调理电路以抑制干扰噪声,提高信噪比,使传
感器输出的信号利于进一步的传输和后续环节的应
用。实现增益可调节的方法有很多,如利用可编程
一种微小型增益可调调理电路的设计及实现
雷 武,朱 平
(中北大学 仪器与电子学院,山西 太原 030051)
摘要:压阻式压力传感器的输出信号是非常微弱的,微弱信号在传输过程中容易产生失真现象,同
时也会受到各种干扰信号的影响,不利于有用信号的提取,因此文中针对压阻式压力传感器的输
出 信 号 设 计 了 一 种 调 理 电 路 。 该 信 号 调 理 电 路 主 要 由 AD8221 芯 片 搭 建 的 放 大 电 路 以 及
LTC1569-7 芯片搭建的滤波电路组成,使用贴片电位器与 AD8221 结合可改变其增益。通过 Multi⁃
sim14.0 软件进行电路的仿真验证,并制作电路板对其进行调试。实验结果表明,该信号调理电路
能够将传感器输出的 mV 级别信号准确放大到 0~5 V,并能够很好的过滤噪声,最终得到平稳的电
压信号。同时,电路板尺寸为 45 mm*20 mm,适用于微小型封装的传感器结构。
关键词:压阻式压力传感器;信号调理;增益可调;微小型
中图分类号:TP206 文献标识码:A 文章编号:1674-6236(2020)02-0099-05
DOI:10.14022/j.issn1674-6236.2020.02.022
Design and implementation of a micro⁃miniature gain adjustable conditioning circuit
LEI Wu,ZHU Ping
(School of Instrument and Electronics,North University of China,Taiyuan 030051,China)
Abstract: The output signal of the piezoresistive pressure sensor is extremely weak,which is easy to be
distorted during transmission. Besides,the weak signal may be disturbed by various interference signals,
which have an adverse effect on the extraction of useful signals. This paper designed a conditioning
circuit for the output signal of the piezoresistive pressure sensor. The signal conditioning circuit is mainly
composed of an amplifier circuit built by the AD8221 chip,which combined with a patch potentiometer
to change the gain,and a filter circuit built by the LTC1569- 7 chip. The conditioning circuit was
simulated by Multisim14.0 software,and the designed circuit board was debugged and verified. The
experimental results indicated that the signal conditioning circuit could accurately amplify the mV level
signal outputted by the sensor to 0~5 V,and had good efficiency of filtering noise,which could finally
obtain a smooth voltage signal. Besides,the board is in mm sized(45 ×20 mm),which is suitable for
sensor structures in tiny package.
Key words: piezoresistive pressure sensor;signal conditioning;adjustable gain;micro-miniature
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