基于CAV424的电容式压力传感器测量电路设计.pdf

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1、2011年仪表技术与传感器2011第5期InstrumentTechniqueandSensorNo．5基于CAV424的电容式压力传感器测量电路设计庞士信，-，王超(1．沈阳工业大学，辽宁沈阳110870；2．沈阳仪表科学研究院，辽宁沈阳110043)摘要：随着差动式硅电容传感器广泛应用于各行各业中，对差动电容信号的检测至关重要。文中提出基于CAV424电容检测芯片作为前置检测单元，实现了电容压力传感器测量电路。该电路具有稳定性好，抗干扰性强，且通过非线性补偿有良好的线性。实验结果表明，实际电路与

2、理论分析具有良好的一致性。关键词：差动电容；CAV424；测量电路中图分类号：TP212．9文献标识码：A文章编号：1002—1841(2011)05—0001—02MeasuringCircuitofCapacitiveTypePressureTransducerBasedonCAV424PANGShi—xin．-．WANGChao。‘(1．ShenyangUniversityofTechnology，Shenyang110870，China；2．ShenyangAcademyofInstrume

3、ntationScience，Shenyang110043，China)Abstract：Withdiferentialcapacitancesensoriswidelyusedinindustriesofsilicon，thediferentialcapacitanceonsignaldetectionisessentia1．ThispaperpresentedadesignbasedoncapacitivesensingchipofCAV424asapre—detectionunit，itach

4、ievedameasuringcircuitofcapacitivetypepressuretransducer．Thecircuitisstable，hasgoodanti-interferencefeature，andgoodlineartt~roughthenonlin—earcompensation．Theexperimentresultsshowthattheelectricalcircuitsandtheoreticalanalysishavegoodconsistency．Keywor

5、ds：diferentialcapacitance；CAV424；measuringcircuit0引言由图1可知，通过电容C调整参考振荡器的频率来驱动2硅电容压力传感器是利用硅基材料，应用电容原理，采用个构造对称的积分器并使它们在时间和相位上同步。2个被控MEMS工艺制作的一类新型压力传感器。因其具有稳定性制的积分器的振幅分别由电容C和来决定，这里C。作参好，非线性和可靠性优越的性能被广泛用于工业控制和测量领考电容，c作为测量电容。由于积分器具有很高的共模抑制域。但是差动电容式压力传感器的输出差动

6、电容信号通常都比和分辨率，所以2个振幅的差值所提供的信号就反映出2个非常微弱，因此，如何将微小电容变化量检测及转换为后续电电容C和G艘的差值。这个电压差值通过后面的有源滤波器路容易处理的信号至关重要。目前，比较常用的检测调理电路滤波为直流电源信号(整流效应)，然后送到可调的放大器，调如谐振法、振荡法、开关电容法、AC电桥法、运算放大器检测法整和Rn的值，可得到所需要的输出电压值。如果2个电容等j。这些调理电路都是采用分离元件设计而成的，而文中将和值相同，那么经过整流和滤波得到的一个直流电压信采用一款

7、电容专用检测转换芯片CAV424作为调理电路的核心号就是零。如果测量C皿电容改变了AC船，那么得到的输出电部件。实验表明该电路稳定性高，功耗低，且非线性度在0．2％压与之是成正比的。如果2个电容和c值不相同，那么当～0．1％，非常适合使用干电池供电的仪表仪器。AC砣=0时，在输出端得到的是一个偏置值，它始终是叠加在直1CAV424工作原理流电压信号上的。1．1测量原理1．2测量输出CAV424是专门用于电容检测转换的集成芯片，其工作原根据CAV424工作原理及外围电路连接图，可得测量输出理图及外围连

8、接图如图1所示。表达式：VTEMPR(，RCteRC：+·÷(一)G【】sc+G。÷(‘)这里取，。=J。=，。，所以输出表达式(1)可简化为：．CxVo．t=。去·lc。。(1一1)c3式中：G=1+；为参考电压2．5V；Ic为2个积分器的充电电流，这里取常数5A为参考振荡器频率范围，其由被GNDcncL2RL测电容的最小值决定。2硬件电路及软件设计图1CAV424工作原理图及外围连接圈2．1系统设计该系统主要以CAV424检测芯片和微处理器控制模块为核收稿日期：2