一种差分信号增益可调的压力测量转换电路的制作方法

本实用新型涉及压力测量技术领域,具体地说是一种差分信号增益可调的压力测量转换电路。

背景技术：

在进行液体压力测量时，需要采用体积小巧、灵敏度高、稳定性好的压阻式敏感芯片，现有的压力传感器中由于传感器的原因导致测量精度大大下降，线性拟合度第，小信号的压力测量没有参考价值，同一大气压力下零点漂移、温度漂移严重。

技术实现要素：

为克服上述现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种精度高、实用性强的差分信号增益可调的压力测量转换电路。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种差分信号增益可调的压力测量转换电路，其特征是：包括电源电路、压力传感器P15和信号放大电路，所述电源电路包括电压基准电路和电压跟随电路，所述信号放大电路包括前级差分信号放大电路和后级放大电路，所述基准电路输出基准电压，所述基准电压经电压跟随电路给压力传感器P15供电，所述压力传感器P15采集到的压力信号依次经过前级差分信号放大电路和后级放大电路输出电压信号。

优选地，所述压力传感器P15为扩散硅传感器P15。

优选地，所述电压基准电路包括基准稳压芯片U8和滤波电容C22～C24，所述基准稳压芯片的1管脚分别连接3.3V电压和电容C22的一端，电容C22的另一端接地，基准稳压芯片U8的3管脚分别连接电容C23、C24的一端和地，2管脚分别接电容C23、C24的另一端，并输出基准电压；

所述电压跟随电路包括运算放大器U1A、滤波电容C15、C16和电阻R23、R24，所述运算放大器U1A的同相输入端通过电阻R24接基准电压，反相输入端分别连接电容C15和电阻R23的一端，电容C15和电阻R23的另一端接运算放大器U1A的输出端，运算放大器U1A的11管脚接地，4管脚分别连接3.3V电压和电容C16的一端，电容C16的另一端接地。

优选地，所述基准稳压芯片U8为ADR381，所述运算放大器U1A为TLV2374。

优选地，所述前级差分信号放大电路包括运算放大器U1C、U1D和滤波电路，所述滤波电路包括电阻R18、R22和电容C2、C13、C14，所述电容C2的一端分别连接压力传感器P15的1管脚和电阻R18的一端，电容C2的另一端分别连接压力传感器P15的3管脚和电阻R22的一端，电阻R18的另一端分别连接电容C13的一端和运算放大器U1C的正向输入端，电阻R22的另一端分别连接运算放大器U1D的同相输入端和电容C14的一端，电容C14的另一端接地，运算放大器U1A的反相输入分别连接电阻R6、R7、R7.0和电容C9的一端，输出端分别连接电阻R6、电容C9的另一端和电阻R9的一端，运算放大器U1D的反相输入端分别连接电阻R8的一端、电位器W9的滑动端和一固定端，电位器W9的另一固定端分别连接电阻R7和R7.0的另一端，运算放大器U1D的输出端分别连接电阻R8的另一端、电阻R10的一端；

所述后级放大电路包括运算放大器U1B，所述放大器U1B的反相输入端分别连接电阻R9的另一端和电阻R13、R11的一端，电阻R13的另一端接0.6V偏置电压，运算放大器U1B的同相输入端分别连接电阻R12、R14的一端和电阻R10的另一端，电阻R12的另一端接地，电阻R4的另一端接电位器W2的滑动端，电位器W2的一固定端接地，另一固定端接1.2V偏置电压，运算放大器U1B的输出端连接温度传感器Rr的一端，温度传感器Rr的另一端分别连接电阻R11的另一端和电阻R120的一端，电阻R120的另一端接地，运算放大器U1D的输出端输出电压信号。

优选地，所述温度传感器Rr为KTY系列传感器。

优选地，所述运算放大器U1B、U1C和U1D均为TLV2374。

优选地，还包括信号输出电路，所述信号输出电路包括电阻R20，电阻R20的一端连接运算放大器U1B的输出端，另一端分别连接电容C26的一端和稳压二极管D3的负极，电容C26的另一端和稳压二极管D3的正极均接地，稳压二极管D3的负极输出信号给单片机U的ADC采集端。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的前级差分信号放大电路输出增益可调的放大电路，线性拟合度提高；增加温度传感器Rr，用于正负温度漂移的补偿，提高测量精度，在后级放大电路的输入端加偏置电压进行调零，减少压力传感器P15的反复交表，实用性强。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2A是本实用新型所述电压基准电路的电路图；

图2B是本实用新型所述电压跟随电路的电路图；

图3是本实用新型所述压力传感器P15的管脚示意图；

图4是本实用新型所述放大电路的电路图；

图5是本实用新型所述单片机U的管脚示意图。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本实用新型进行详细阐述。

如图1所示，本实用新型的一种差分信号增益可调的压力测量转换电路，它包括电源电路、压力传感器P15和信号放大电路，所述电源电路包括电压基准电路和电压跟随电路，所述信号放大电路包括前级差分信号放大电路和后级放大电路，所述基准电路输出基准电压，所述基准电压经电压跟随电路给压力传感器P15供电，所述压力传感器P15采集到的压力信号依次经过前级差分信号放大电路和后级放大电路输出电压信号。

如图2A、2B所示，所述电压基准电路包括基准稳压芯片U8和滤波电容C22～C24，所述基准稳压芯片U8的1管脚分别连接3.3V电压和电容C22的一端，电容C22的另一端接地，基准稳压芯片U8的3管脚分别连接电容C23、C24的一端和地，2管脚分别接电容C23、C24的另一端，并输出基准电压；所述电压跟随电路包括运算放大器U1A、滤波电容C15、C16和电阻R23、R24，所述运算放大器U1A的同相输入端通过电阻R24接基准电压，反相输入端分别连接电容C15和电阻R23的一端，电容C15和电阻R23的另一端接运算放大器U1A的输出端，运算放大器U1A的11管脚接地，4管脚分别连接3.3V电压和电容C16的一端，电容C16的另一端接地。

优选地，所述基准稳压芯片U8为ADR381，所述运算放大器U1A为TLV2374。扩散硅电源的基准稳压芯片U8采用ADR381，输出稳定的2.5v电压，经过电压跟随电路提高电源的带载能力，供扩散硅传感器使用，大大减小了因主电源电压波动引起的测量精度偏差。

优选地，所述电阻R23、R24的电阻值均为1KΩ，电容C15、C16、C22、C23的电容值均为100nF，电解电容C24的规格为10μF/16V。

如图3所示，所述压力传感器P15为扩散硅传感器，所述扩散硅传感器的4管脚接运算放大器U1A的输出端，2管脚接地，1、3管脚分别输出相应的电压信号S-、S+。

所述扩散硅传感器灵敏度高，精度高，线性范围大，过压能力较强，抗冲击力较好。压力直接作用于传感器薄膜上，产生与介质压力成正比的微位移，使用传感器的电阻值发生变化，用电子线路检测这一变化，使之输出相应的正比例微电压信号。

如图4所示，所述前级差分信号放大电路包括运算放大器U1C、U1D和滤波电路，所述滤波电路包括电阻R18、R22和电容C2、C13、C14，所述电容C2的一端分别连接压力传感器P15的1管脚和电阻R18的一端，电容C2的另一端分别连接压力传感器P15的3管脚和电阻R22的一端，电阻R18的另一端分别连接电容C13的一端和运算放大器U1C的正向输入端，电阻R22的另一端分别连接运算放大器U1D的同相输入端和电容C14的一端，电容C14的另一端接地，运算放大器U1A的反相输入分别连接电阻R6、R7、R7.0和电容C9的一端，输出端分别连接电阻R6、电容C9的另一端和电阻R9的一端，运算放大器U1D的反相输入端分别连接电阻R8的一端、电位器W9的滑动端和一固定端，电位器W9的另一固定端分别连接电阻R7和R7.0的另一端，运算放大器U1D的输出端分别连接电阻R8的另一端、电阻R10的一端；所述后级放大电路包括运算放大器U1B，所述放大器U1B的反相输入端分别连接电阻R9的另一端和电阻R13、R11的一端，电阻R13的另一端接0.6V偏置电压，运算放大器U1B的同相输入端分别连接电阻R12、R14的一端和电阻R10的另一端，电阻R12的另一端接地，电阻R4的另一端接电位器W2的滑动端，电位器W2的一固定端接地，另一固定端接1.2V偏置电压，运算放大器U1B的输出端连接温度传感器Rr的一端，温度传感器Rr的另一端分别连接电阻R11的另一端和电阻R120的一端，电阻R120的另一端接地，运算放大器U1D的输出端输出电压信号。

优选地，所述运算放大器U1B、U1C和U1D均为TLV2374。

压力传感器P15输出一个差分信号经过R18、C13，R22、C14滤波得到稳定信号经前级运放U1C、U1D输出增益可调的放大信号，其中W9为可调电位器。U1C与U1D输出的是电压差信号，需要转换成对地的输出信号，采用U1B构成差动输入，单端输出的放大电路，该电路仅放大差动电压，因此，需要满足R9：R11＝R10：R12。

后级运放U1B为单端输出，输出电压为0-2v，运放U1B的输入为0-0.2v，因此运放U1B的增益为10，R9：R10＝R11：R12＝1:10。输出接10k的负载。

当压力为0时，传感器输出为0，此时后级放大电路输出对地电压为零，实际输出不为0，因此在后级输入端加偏置电压进行调零。

电路中的Rr为KTY系列传感器，适用于正负温度漂移的补偿，进行自动温度补偿。

优选地，所述电阻R4、R6～R13、R18、R22、R120的电阻值分别为100KΩ、100KΩ、1KΩ、100KΩ、30KΩ、30KΩ、300KΩ、200KΩ、100KΩ、100Ω、100Ω、10KΩ，电容C2、C9、C13、C14的电容值分别为100nF、1nF、10nF、10nF。

所述信号输出电路包括电阻R20，电阻R20的一端连接运算放大器U1B的输出端，另一端分别连接电容C26的一端和稳压二极管D3的负极，电容C26的另一端和稳压二极管D3的正极均接地，稳压二极管D3的负极输出信号给单片机U的ADC采集端。

优选地，所述电阻R20的电阻值为1KΩ、电容C26的电容值为2.2nF，稳压二极管D3为3.3V稳压二极管。

如图5所示，单片机U的23管脚连接信号输出电路。

以上所述只是本实用新型的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也被视为本实用新型的保护范围。