一种小型化桥式结构传感器信号调理电路的制作方法

本技术属于混合集成电路领域，进一步来说涉及信号调理集成电路领域，具体来说，涉及一种桥式结构传感器信号调理集成电路。

背景技术：

1、传感器是数据收集的来源，但传感器检测到的各种模拟信号，需要通过信号调理电路转换为标准模拟信号，才能用于数据采集、控制过程、执行计算和其他目的的数字信号。对于惠斯通电桥结构传感器现有的信号调理电路，需要一个电压源或电流源作为驱动源，传感器才能输出对应的模拟信号，模拟信号经过仪表放大器放大后才是标准模拟信号，标准模拟信号转换为数字信号的过程中需要给模数转换器提供参考源。其中将模拟信号进行放大处理成标准模拟信号的电路称为信号调理电路，现有信号调理电路不兼容半导体集成工艺或混合集成工艺，通常由独立器件或独立模块基于pcb板制作，在体积和重量上都难以满足小型化、轻量化的发展需求。同时受到仪表放大器的共模抑制比、失调电压以及pcb模块上的反射、串扰、emi等因素的影响，所以导致现有桥式结构传感器信号调理电路可靠性低，输出存在较大误差。

2、有鉴于此，特提出本实用新型。

技术实现思路

1、本实用新型所要解决的技术问题是：解决现有桥式结构传感器信号调理电路不便于微型化集成，而是采用独立器件或独立模块组装于pcb板上，体积大、重量大、信号干扰大、输出误差大、可靠性低的问题。

2、为此，本实用新型提供一种桥式结构传感器信号调理集成电路，原理框图如图1所示，包括基准源、驱动源和仪表放大器。

3、所述基准源为2.5v参考电源，电性连接驱动电源的同相输入端，2.5v参考电压与外部adc模数转换器的2.5v参考电压端输入端连接。

4、所述驱动源为外部桥式传感器提供电源，可以为电压源或电流源，驱动源的反相端和输出端与外部桥式传感器的电源端连接。

5、所述仪表放大器在输入端与外部桥式传感器的输出端连接，输出端与外部adc模数转换器的标准模拟信号输入端连接，仪表放大器可设置增益倍数和修调输出失调电压。

6、所述基准源、驱动源和仪表放大器的组成元器件均采用半导体裸芯片、薄膜电阻、片式电容组成，采用薄膜混合集成电路技术，将信号调理电路使用的各种电阻制作在基板表面上，将半导体器件裸芯片、片式电容装贴在基板表面，实现高集成、小体积、轻量化、高可靠等目的。

7、技术效果：

8、所述调理电路的组成部分均采用半导体裸芯片、薄膜电阻或薄膜电容组成，实现高集成、小体积、轻量化、高可靠等目的。

9、所述调理电路可采用高精度、低温漂、温度补偿式带隙基准电压源芯片提高基准源的输出电压精度和稳定性；采用高增益、低失调电压的运算放大器组成的驱动源和仪表放大器，提高驱动源的驱动能力和仪表放大器的共模抑制比，降低仪表放大器的输出失调电压，避免原有信号调理电路因仪表放大器的共模抑制比及失调电压、基准电压精度所带来的影响，为高精度桥式结构传感器的信号调理电路提供解决方案。

10、本实用新型广泛应用于桥式结构传感器的信号调理电路中。

技术特征：

1.一种桥式结构传感器信号调理集成电路，其特征在于：包括基准源、驱动源和仪表放大器；

2.如权利要求1所述的一种桥式结构传感器信号调理集成电路，其特征在于：所述基准源、驱动源和仪表放大器的组成元器件为半导体裸芯片、薄膜电阻或片式电容，所述半导体裸芯片、薄膜电阻及片式电容位于基板表面上。

3.如权利要求2所述的一种桥式结构传感器信号调理集成电路，其特征在于：所述基板使用al2o3陶瓷制造，背面固定面材料为10um厚度的钯银，正面导线材料为8um厚度的金，基板长宽高尺寸为9.7mm×5.0mm*0.635mm。

4.如权利要求2或3所述的一种桥式结构传感器信号调理集成电路，其特征在于：将装贴半导体器件裸芯片及片式电容的基板采用小外形陶瓷封装外壳进行封装。

5.如权利要求4所述的一种桥式结构传感器信号调理集成电路，其特征在于：所述基板与封装外壳底座之间au80sn20金锡焊接层；所述半导体器件裸芯片、片式电容与基板之间为me8512环氧导电胶粘层。

6.如权利要求1所述的一种桥式结构传感器信号调理集成电路，其特征在于：所述信号调理集成电路由元器件u1、u2、c1、c2、c3、c4、r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7组成；

7.如权利要求6所述的一种桥式结构传感器信号调理集成电路，其特征在于：所述基准源由u1、c1、c2组成，从z端输出2.5v基准电压；所述驱动源由u1、u2a组成，从i+、i-端引出设置，设置为电压源或电流源；所述仪表放大器由u2b、u2c、u2d、c3、c4、r2、r3、r4、r5、r6、r7组成，在t1、t2端接入电阻rg，所述仪表放大器增益倍数g可设置，g=1+200kω÷rg，o+、o-端作为仪表放大器输入端，可直接连接桥式结构传感器输出端，从z1、z2端输入电压可修调仪表放大器输出失调电压，vo端为仪表放大器输出端。

8.如权利要求6所述的一种桥式结构传感器信号调理集成电路，其特征在于：所述u1为ad580，所述u2为opa4277，所述c1、c2、c3、c4为0402型电容。

9.如权利要求6所述的一种桥式结构传感器信号调理集成电路，其特征在于：所述c1为1uf电容，c2为2200pf电容，c3、c4为100nf电容；所述r1为20ω电阻，r2、r3、r4、r5、r6、r7为100kω电阻。

技术总结
一种小型化桥式结构传感器信号调理电路，属于混合集成电路领域。包括基准源、驱动源和仪表放大器；所述基准源为参考电源，电性连接驱动电源的同相输入端，参考电压与外部模数转换器的参考电压端输入端连接；驱动源为外部桥式传感器提供电源，为电压源或电流源，驱动源的反相端和输出端与外部桥式传感器的电源端连接；仪表放大器在输入端与外部桥式传感器的输出端连接，输出端与外部模数转换器的标准模拟信号输入端连接，仪表放大器可设置增益倍数和修调输出失调电压。解决了现有传感器信号调理电路采用独立器件或独立模块组装于PCB板上，体积大、重量大、信号干扰大、输出误差大、可靠性低的问题。广泛应用于桥式结构传感器的信号调理电路中。

技术研发人员：姚孟昌,李平,刘岗岗,何永江,方畅,凌豪,徐方林,姚平平
受保护的技术使用者：贵州振华风光半导体股份有限公司
技术研发日：20221201
技术公布日：2024/1/13