談談微型數字壓力傳感器信號調理器及其校準系統

　　信號調理器常常被放置在微型數字壓力傳感器中，以補償傳感器在不同溫度下的誤差?，F在，市場上能夠買到低成本的信號調理器，它們可以精確地放大微型數字壓力傳感器信號、補償傳感器的溫度誤差，并且能夠直接控制校準過程。可惜的是，隨著信號調理器變得越來越完善，開發能夠批量測試和校準這些器件的軟硬件需要花費大量的時間，拖延了產品的上市時間。
 

　　本文介紹的校準系統能夠讓制造商在完成設計后的很短時間內生產出中等批量的、經過測試和校準的微型數字壓力傳感器和信號調理器組件。
 

　　傳感器信號調理器
 

　　·靈活的溫度補償——有些信號調理器允許設計工程師在多達100個溫度補償點校準傳感器輸出，使工程師能夠按照誤差與壓力傳感器溫度曲線之間的關系進行匹配，從而減小溫度對傳感器的影響?？尚拚恼`差包括整個溫度范圍內的零點和滿量程增益誤差。溫度傳感器用來跟蹤壓力傳感器的環境溫度。
 

　　·電流或電壓輸出，以適應多種工業標準的幅度范圍——汽車工業要求信號調理器提供0.5V~4.5V輸出，工業和過程控制應用通常要求4mA~20mA輸出，而測試設備輸出要求0~5V的輸出范圍。通過采用多電壓量程或電流輸出的信號調理器，設計人員無須為每個應用設計一個電路板。

 

　　·全模擬信號通道，無須信號數字化——保持壓力傳感器輸出的模擬信號可避免由于數字化傳感器輸出而帶來的任何量化噪聲。
 

　　·更寬的電流或電壓輸入范圍，使信號調理器兼容于更多的傳感器。
 

　　·低功耗——手持和便攜式設備通常要求低功耗器件，而這里介紹的信號調理器僅消耗2mA的電流。
 

　　來自壓阻傳感器的信號(或其它類型的傳感器)先經過放大，再采用存儲于EEPROM中的預置數據進行修正。
 

　　通常，如果產品結合器件的軟件，提供一個友好的用戶PC界面去控制信號調理器，將節省大量的時間。Maxim公司的MAX1452 評估套件就包含了這樣的軟件，能夠通過串口與PC連接。
 

　　提取器件特征和測試器件的步驟
 

　　步驟1 工程師在確定補償系數之前，必須先提取壓力傳感器(通常為壓阻式)在整個溫度范圍內的特征參數，計算出合適的修正點，以產生期望的輸出。采用多少點修正取決于壓力傳感器的線性度和用戶期望的精度，將特征數據轉換成期望輸出的點即為數據補償點。
 

　　步驟2 必須開發一個軟件，以便用戶能夠實現PC與多個信號調理器的通信，使用戶能夠將步計算出的補償數據存入多個信號調理器的EEPROM中。
 

　　步驟3 在準備好烘箱、壓力源、電源等設備后，還需要開發一個實現設備的自動控制和數據采集的程序。許多電源、示波器以及其它測試設備都具有現成的程序代碼，允許用戶與這些設備通信。
 

　　步驟4 建立一個測試夾具，以允許多個測試器件(DUT)連接至PC和測試設備。這樣就能夠同時測試多個器件。通常，安排一組復用板來完成此項任務。
 

　　步驟5 工程師在確定修正系數之后，還需保證器件和測試設備之間通信，安裝測試夾具，以及準備好所有必需的測試設備，確定和編寫一個控制程序，以管理和執行測試過程。
 

　　事實上，這種處理過程幾乎同設計壓力傳感器產品一樣困難。同時，測試條件通常是圍繞著某種特定的壓力傳感器而設計的，這就意味著無法借用其它相同的測試條件。