差壓變送器之電路設(shè)計(jì)要點(diǎn)難點(diǎn)部分：（1）要求高溫120℃條件下穩(wěn)定工作，電路自身功耗小。（2）使用溫區(qū)寬，溫漂要求高。（3）傳感器精度要求高。（4）傳感器頻響要求大于1KHz。

難點(diǎn)1：部分要求在120℃環(huán)境溫度下穩(wěn)定工作，而國(guó)外供應(yīng)的集成電路的工作溫度范圍大多是-40~85℃。另外電路要求兩線制輸出4~20mA信號(hào)，要求電路自身功耗小于4mA，這就要求電路采用低功耗的信號(hào)處理芯片。針對(duì)上述情況，經(jīng)過(guò)多次選型和實(shí)驗(yàn)，我們采用A3芯片作為放大主芯片，A2做為穩(wěn)壓輸出和4~20mA變換。 A3的工作溫度范圍是-40~125℃，自身功耗最大2.5mA,工作電壓5VDC,具有零點(diǎn)、滿量程數(shù)字校準(zhǔn)功能，輸出0.8~4VDC。A2工作溫度范圍是-40~125℃，自身功耗最大300uA，工作電壓7.5~40VDC,自帶5VDC穩(wěn)壓源，V/I轉(zhuǎn)換電路。

通過(guò)上述電路選型，電路部分符合了工作溫度要求和輸出要求。電路原理圖如下：

難點(diǎn)2：在電路中，A3是一個(gè)核心芯片，該芯片有數(shù)字通信接口，能對(duì)芯片內(nèi)部存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫操作，可實(shí)現(xiàn)零點(diǎn)和滿量程的校準(zhǔn)。同時(shí)該芯片內(nèi)置溫度傳感器，能感知外界溫度，達(dá)到傳感器的溫度補(bǔ)償效果。對(duì)于傳感器的零點(diǎn)，在放大前有一個(gè)8位的D/A轉(zhuǎn)換器對(duì)零點(diǎn)進(jìn)行粗調(diào)，防止傳感器零點(diǎn)過(guò)大使放大器飽和，在零點(diǎn)粗調(diào)之后，進(jìn)行前級(jí)信號(hào)放大處理，最后在輸出級(jí)有一個(gè)16位的D/A轉(zhuǎn)換器對(duì)零點(diǎn)進(jìn)行細(xì)調(diào)。對(duì)于傳感器的滿量程，放大回路有一個(gè)固定增益前級(jí)放大，另外還有一個(gè)后級(jí)放大，可進(jìn)行多級(jí)階梯放大倍數(shù)調(diào)整，滿量程在改變放大倍數(shù)后仍不能滿足輸出信號(hào)精度要求時(shí)，可通過(guò)具有16位D/A轉(zhuǎn)換器的壓控電流源來(lái)微調(diào)傳感器的激勵(lì)電源，使?jié)M量程輸出符合要求。零點(diǎn)和滿量程調(diào)整的參數(shù)被存到當(dāng)前溫度點(diǎn)對(duì)應(yīng)的寄存器內(nèi)，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到環(huán)境溫度有變化時(shí)，它采用溫度查表的方式，將對(duì)應(yīng)寄存器內(nèi)的數(shù)值取出應(yīng)用，達(dá)到溫度補(bǔ)償功能。該系統(tǒng)溫度檢測(cè)分辨率約為1.5℃,可進(jìn)行多溫度點(diǎn)補(bǔ)償,實(shí)現(xiàn)溫補(bǔ)的分段線性化,對(duì)于傳感器的零點(diǎn)和滿量程溫漂不成線性等問題可以很好的解決。

難點(diǎn)3：傳感器的精度要求高，這就要求對(duì)線性不好的傳感器進(jìn)行線性補(bǔ)償，由于原電路無(wú)線性補(bǔ)償功能，需要外加器件。在補(bǔ)償設(shè)計(jì)中，首先通過(guò)測(cè)定已知傳感器的線性可知，它的線性曲線是一個(gè)下拋曲線，具體表現(xiàn)形式為：傳感器的量程中間點(diǎn)輸出高于端基直線在該點(diǎn)的理論輸出。通過(guò)模擬信號(hào)補(bǔ)償，就需要傳感器的放大倍數(shù)隨輸出增大要相應(yīng)增大，或改變激勵(lì)電源。經(jīng)實(shí)驗(yàn)通過(guò)A3信號(hào)輸出的正反饋可解決該問題。具體電路原理如下：

圖中A2的輸出隨A3輸出增大而減小，使A4控制的電流源基準(zhǔn)電流增大，從而使傳感器的激勵(lì)電流增大，形成一個(gè)部分由輸出控制的壓控電流源。改變反饋參數(shù)，可校正不同的非線性誤差。

難點(diǎn)4：信號(hào)調(diào)理電路做數(shù)字溫度補(bǔ)償一般的做法是采用數(shù)字電路，通常會(huì)遇到功耗大，頻響差等問題，由于電路中，信號(hào)放大通道是全模擬通道，不存在信號(hào)處理的延時(shí)，通過(guò)選擇比較，我們認(rèn)為選用該電路較合適，電路理論頻響可達(dá)3 KHz。本文源自澤天傳感，版權(quán)所有，轉(zhuǎn)載請(qǐng)保留出處。