第21卷第1期仪器仪表学报2000年2月一种补偿扩散硅压力传感器零点温漂的电阻网络*戎华李俊峰张声良(西安交通大学电信学院微电子工程系西安710049)摘要本文从恒压源和恒流源两种不同的供电方式出发,推导出了两套扩散硅压力传感器零点及零点温漂串、并联补偿电阻阻值的公式,运用这两套公式,只需测量流过电桥的电流、桥压以及零点输出,而无需测量桥臂电阻就可计算出补偿电阻的大小,使用极其方便。关键词压力传感器零点零点温漂AResistorNetworkforCompensatingThermalZeroDriftofaSiliconPressureTransducerRongHuaLiJunfengZhangShengliang(XianJiaotongUniversityXian710049China)AbstractInthispaper,wededucetwopairequationswhichareusedtocalculatetwocompensatingresistorsforzeropointoutputandthermalzerodriftofasiliconpressuretransducer.Onlycurrent,voltageandzeropointoutputofaWheatstoneBridgearenecessaryifyouuseoneofthetwopairequationstocalculatethetworesistors,Valuesforthefourarmresistorsarenotrequired.Thecompensatingmethodsareveryconvenientinpractice,andespeciallyapplytomassproduction.KeywordsPressuretransducerZeropointThermalzerodrift为零。1引言补偿电阻的具体接法有16种之多,现以图1为例进行分析。扩散硅压力传感器因其独特的优点,获得了广泛的应用,但其零点输出随温度而变化的缺点限制了它在高精度领域的应用。对零点温漂的补偿前人已提出了许多方法[1][2],这些方法都需测出4个力敏电阻在高、低温时的阻值,实践表明,这是一件很麻烦的事情,针对这种情况,本文推导了两套能简便计算补偿电阻的公式。2补偿公式的推导[3]2.1恒压源供电的情况由于外接的并联电阻Rp和串联电阻RS通常采用图1恒压源供电的补偿电路之一温度系数极小的金属膜电阻,所以可认为其温度系数*本文于1998年5月收到。要使补偿后电桥的零点温漂为零,应有:第1期一种补偿扩散硅压力传感器零点温漂的电阻网络71(R1(t)//Rp)·(R3(t)+Rs)-R2(t)·R4(t)由(9)、(10)两式解得:Vd[(R1(t)//Rp)+R2(t)][R3(t)+Rs+R4(t)]II′2′-22(R1//Rp)·(R3+Rs)-R2·R4VdII(-1)Vd-Vd=0(1)Rp=·′′=′(11)(R1//Rp+R2)(R3+Rs+R4)4I·V0-I·V04I(V0-V0)′′′式中Vd——恒压源的电压值I·V0-IV04(V0-V0)Rs=4·′22=′2(12)I-II(1-)Ri——四个桥臂电阻在温度T1时的阻值式(11)、(12)虽然是在并R1、串R3的情况下推得Ri(t)——四个桥臂电阻在温度T2时的阻值ps4的,但对于R、R的其它接法,也可以推出类似的公1为简化计算,令R=∑Ri式,只是符号不同而已,所以,不论采用哪一种接法均4i=1可先用(11)、(12)两式算出Rp、Rs,而后再根据Rp、Rs式中R——温度T1时桥臂电阻的平均值4的符号确定补偿位置,具体情况如下:1R(t)=∑Ri(t)如果Rp>0,则Rp并于R1或R3上,4i=1Rp<0,则Rp并于R2或R4上,式中R(t)——温度T2时桥臂电阻的平均值如果s>0,则s串于1或3上,V0——补偿前传感器在温度T1时的输出RRRRRs<0,则Rs串于R2或R4上。(设V0=VA-VB),′2.2恒流源供电的情况[3]V0——补偿前传感器在温度T2时的输出,′补偿电阻的具体接法也有16种,现以图2为例进V0——T1、T2间的零点温漂。V0=V0-V0行分析。一般认为Rp≥50R、Rs≤0.02R的传感器才有补R1(t)偿价值,故将R1(t)//Rp=进行泰勒展开并R1(t)1+Rp略去高次项后得:2R1(t)R1(t)//Rp≈R1(t)-(2)