本實用新型涉及壓力測量技術(shù)領(lǐng)域,具體地說是一種差分信號增益可調(diào)的壓力測量轉(zhuǎn)換電路。

背景技術(shù)：

在進(jìn)行液體壓力測量時，需要采用體積小巧、靈敏度高、穩(wěn)定性好的壓阻式敏感芯片，現(xiàn)有的壓力傳感器中由于傳感器的原因?qū)е聹y量精度大大下降，線性擬合度第，小信號的壓力測量沒有參考價值，同一大氣壓力下零點漂移、溫度漂移嚴(yán)重。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實用新型的目的在于提供一種精度高、實用性強的差分信號增益可調(diào)的壓力測量轉(zhuǎn)換電路。

本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種差分信號增益可調(diào)的壓力測量轉(zhuǎn)換電路，其特征是：包括電源電路、壓力傳感器P15和信號放大電路，所述電源電路包括電壓基準(zhǔn)電路和電壓跟隨電路，所述信號放大電路包括前級差分信號放大電路和后級放大電路，所述基準(zhǔn)電路輸出基準(zhǔn)電壓，所述基準(zhǔn)電壓經(jīng)電壓跟隨電路給壓力傳感器P15供電，所述壓力傳感器P15采集到的壓力信號依次經(jīng)過前級差分信號放大電路和后級放大電路輸出電壓信號。

優(yōu)選地，所述壓力傳感器P15為擴散硅傳感器P15。

優(yōu)選地，所述電壓基準(zhǔn)電路包括基準(zhǔn)穩(wěn)壓芯片U8和濾波電容C22～C24，所述基準(zhǔn)穩(wěn)壓芯片的1管腳分別連接3.3V電壓和電容C22的一端，電容C22的另一端接地，基準(zhǔn)穩(wěn)壓芯片U8的3管腳分別連接電容C23、C24的一端和地，2管腳分別接電容C23、C24的另一端，并輸出基準(zhǔn)電壓；

所述電壓跟隨電路包括運算放大器U1A、濾波電容C15、C16和電阻R23、R24，所述運算放大器U1A的同相輸入端通過電阻R24接基準(zhǔn)電壓，反相輸入端分別連接電容C15和電阻R23的一端，電容C15和電阻R23的另一端接運算放大器U1A的輸出端，運算放大器U1A的11管腳接地，4管腳分別連接3.3V電壓和電容C16的一端，電容C16的另一端接地。

優(yōu)選地，所述基準(zhǔn)穩(wěn)壓芯片U8為ADR381，所述運算放大器U1A為TLV2374。

優(yōu)選地，所述前級差分信號放大電路包括運算放大器U1C、U1D和濾波電路，所述濾波電路包括電阻R18、R22和電容C2、C13、C14，所述電容C2的一端分別連接壓力傳感器P15的1管腳和電阻R18的一端，電容C2的另一端分別連接壓力傳感器P15的3管腳和電阻R22的一端，電阻R18的另一端分別連接電容C13的一端和運算放大器U1C的正向輸入端，電阻R22的另一端分別連接運算放大器U1D的同相輸入端和電容C14的一端，電容C14的另一端接地，運算放大器U1A的反相輸入分別連接電阻R6、R7、R7.0和電容C9的一端，輸出端分別連接電阻R6、電容C9的另一端和電阻R9的一端，運算放大器U1D的反相輸入端分別連接電阻R8的一端、電位器W9的滑動端和一固定端，電位器W9的另一固定端分別連接電阻R7和R7.0的另一端，運算放大器U1D的輸出端分別連接電阻R8的另一端、電阻R10的一端；

所述后級放大電路包括運算放大器U1B，所述放大器U1B的反相輸入端分別連接電阻R9的另一端和電阻R13、R11的一端，電阻R13的另一端接0.6V偏置電壓，運算放大器U1B的同相輸入端分別連接電阻R12、R14的一端和電阻R10的另一端，電阻R12的另一端接地，電阻R4的另一端接電位器W2的滑動端，電位器W2的一固定端接地，另一固定端接1.2V偏置電壓，運算放大器U1B的輸出端連接溫度傳感器Rr的一端，溫度傳感器Rr的另一端分別連接電阻R11的另一端和電阻R120的一端，電阻R120的另一端接地，運算放大器U1D的輸出端輸出電壓信號。

優(yōu)選地，所述溫度傳感器Rr為KTY系列傳感器。

優(yōu)選地，所述運算放大器U1B、U1C和U1D均為TLV2374。

優(yōu)選地，還包括信號輸出電路，所述信號輸出電路包括電阻R20，電阻R20的一端連接運算放大器U1B的輸出端，另一端分別連接電容C26的一端和穩(wěn)壓二極管D3的負(fù)極，電容C26的另一端和穩(wěn)壓二極管D3的正極均接地，穩(wěn)壓二極管D3的負(fù)極輸出信號給單片機U的ADC采集端。

本實用新型的有益效果是：本實用新型的前級差分信號放大電路輸出增益可調(diào)的放大電路，線性擬合度提高；增加溫度傳感器Rr，用于正負(fù)溫度漂移的補償，提高測量精度，在后級放大電路的輸入端加偏置電壓進(jìn)行調(diào)零，減少壓力傳感器P15的反復(fù)交表，實用性強。

附圖說明

圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2A是本實用新型所述電壓基準(zhǔn)電路的電路圖；

圖2B是本實用新型所述電壓跟隨電路的電路圖；

圖3是本實用新型所述壓力傳感器P15的管腳示意圖；

圖4是本實用新型所述放大電路的電路圖；

圖5是本實用新型所述單片機U的管腳示意圖。

具體實施方式

為能清楚說明本方案的技術(shù)特點，下面通過具體實施方式，并結(jié)合其附圖，對本實用新型進(jìn)行詳細(xì)闡述。

如圖1所示，本實用新型的一種差分信號增益可調(diào)的壓力測量轉(zhuǎn)換電路，它包括電源電路、壓力傳感器P15和信號放大電路，所述電源電路包括電壓基準(zhǔn)電路和電壓跟隨電路，所述信號放大電路包括前級差分信號放大電路和后級放大電路，所述基準(zhǔn)電路輸出基準(zhǔn)電壓，所述基準(zhǔn)電壓經(jīng)電壓跟隨電路給壓力傳感器P15供電，所述壓力傳感器P15采集到的壓力信號依次經(jīng)過前級差分信號放大電路和后級放大電路輸出電壓信號。

如圖2A、2B所示，所述電壓基準(zhǔn)電路包括基準(zhǔn)穩(wěn)壓芯片U8和濾波電容C22～C24，所述基準(zhǔn)穩(wěn)壓芯片U8的1管腳分別連接3.3V電壓和電容C22的一端，電容C22的另一端接地，基準(zhǔn)穩(wěn)壓芯片U8的3管腳分別連接電容C23、C24的一端和地，2管腳分別接電容C23、C24的另一端，并輸出基準(zhǔn)電壓；所述電壓跟隨電路包括運算放大器U1A、濾波電容C15、C16和電阻R23、R24，所述運算放大器U1A的同相輸入端通過電阻R24接基準(zhǔn)電壓，反相輸入端分別連接電容C15和電阻R23的一端，電容C15和電阻R23的另一端接運算放大器U1A的輸出端，運算放大器U1A的11管腳接地，4管腳分別連接3.3V電壓和電容C16的一端，電容C16的另一端接地。

優(yōu)選地，所述基準(zhǔn)穩(wěn)壓芯片U8為ADR381，所述運算放大器U1A為TLV2374。擴散硅電源的基準(zhǔn)穩(wěn)壓芯片U8采用ADR381，輸出穩(wěn)定的2.5v電壓，經(jīng)過電壓跟隨電路提高電源的帶載能力，供擴散硅傳感器使用，大大減小了因主電源電壓波動引起的測量精度偏差。

優(yōu)選地，所述電阻R23、R24的電阻值均為1KΩ，電容C15、C16、C22、C23的電容值均為100nF，電解電容C24的規(guī)格為10μF/16V。

如圖3所示，所述壓力傳感器P15為擴散硅傳感器，所述擴散硅傳感器的4管腳接運算放大器U1A的輸出端，2管腳接地，1、3管腳分別輸出相應(yīng)的電壓信號S-、S+。

所述擴散硅傳感器靈敏度高，精度高，線性范圍大，過壓能力較強，抗沖擊力較好。壓力直接作用于傳感器薄膜上，產(chǎn)生與介質(zhì)壓力成正比的微位移，使用傳感器的電阻值發(fā)生變化，用電子線路檢測這一變化，使之輸出相應(yīng)的正比例微電壓信號。

如圖4所示，所述前級差分信號放大電路包括運算放大器U1C、U1D和濾波電路，所述濾波電路包括電阻R18、R22和電容C2、C13、C14，所述電容C2的一端分別連接壓力傳感器P15的1管腳和電阻R18的一端，電容C2的另一端分別連接壓力傳感器P15的3管腳和電阻R22的一端，電阻R18的另一端分別連接電容C13的一端和運算放大器U1C的正向輸入端，電阻R22的另一端分別連接運算放大器U1D的同相輸入端和電容C14的一端，電容C14的另一端接地，運算放大器U1A的反相輸入分別連接電阻R6、R7、R7.0和電容C9的一端，輸出端分別連接電阻R6、電容C9的另一端和電阻R9的一端，運算放大器U1D的反相輸入端分別連接電阻R8的一端、電位器W9的滑動端和一固定端，電位器W9的另一固定端分別連接電阻R7和R7.0的另一端，運算放大器U1D的輸出端分別連接電阻R8的另一端、電阻R10的一端；所述后級放大電路包括運算放大器U1B，所述放大器U1B的反相輸入端分別連接電阻R9的另一端和電阻R13、R11的一端，電阻R13的另一端接0.6V偏置電壓，運算放大器U1B的同相輸入端分別連接電阻R12、R14的一端和電阻R10的另一端，電阻R12的另一端接地，電阻R4的另一端接電位器W2的滑動端，電位器W2的一固定端接地，另一固定端接1.2V偏置電壓，運算放大器U1B的輸出端連接溫度傳感器Rr的一端，溫度傳感器Rr的另一端分別連接電阻R11的另一端和電阻R120的一端，電阻R120的另一端接地，運算放大器U1D的輸出端輸出電壓信號。

優(yōu)選地，所述運算放大器U1B、U1C和U1D均為TLV2374。

壓力傳感器P15輸出一個差分信號經(jīng)過R18、C13，R22、C14濾波得到穩(wěn)定信號經(jīng)前級運放U1C、U1D輸出增益可調(diào)的放大信號，其中W9為可調(diào)電位器。U1C與U1D輸出的是電壓差信號，需要轉(zhuǎn)換成對地的輸出信號，采用U1B構(gòu)成差動輸入，單端輸出的放大電路，該電路僅放大差動電壓，因此，需要滿足R9：R11＝R10：R12。

后級運放U1B為單端輸出，輸出電壓為0-2v，運放U1B的輸入為0-0.2v，因此運放U1B的增益為10，R9：R10＝R11：R12＝1:10。輸出接10k的負(fù)載。

當(dāng)壓力為0時，傳感器輸出為0，此時后級放大電路輸出對地電壓為零，實際輸出不為0，因此在后級輸入端加偏置電壓進(jìn)行調(diào)零。

電路中的Rr為KTY系列傳感器，適用于正負(fù)溫度漂移的補償，進(jìn)行自動溫度補償。

優(yōu)選地，所述電阻R4、R6～R13、R18、R22、R120的電阻值分別為100KΩ、100KΩ、1KΩ、100KΩ、30KΩ、30KΩ、300KΩ、200KΩ、100KΩ、100Ω、100Ω、10KΩ，電容C2、C9、C13、C14的電容值分別為100nF、1nF、10nF、10nF。

所述信號輸出電路包括電阻R20，電阻R20的一端連接運算放大器U1B的輸出端，另一端分別連接電容C26的一端和穩(wěn)壓二極管D3的負(fù)極，電容C26的另一端和穩(wěn)壓二極管D3的正極均接地，穩(wěn)壓二極管D3的負(fù)極輸出信號給單片機U的ADC采集端。

優(yōu)選地，所述電阻R20的電阻值為1KΩ、電容C26的電容值為2.2nF，穩(wěn)壓二極管D3為3.3V穩(wěn)壓二極管。

如圖5所示，單片機U的23管腳連接信號輸出電路。

以上所述只是本實用新型的優(yōu)選實施方式，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也被視為本實用新型的保護范圍。