CN105049042A - 一种减小桥式传感器失调的电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种减小桥式传感器失调的电路，其是在ADC内部设置有两组电阻，所述两组电阻接于桥式传感器的输入端，以减小Voffset的影响。本发明通过对桥式传感器输出测量电路的改进，使传感器的两个输出电压能够得以调节，消除了桥式传感器两个输出电压之间的压差，从而达到消除Voffset的目的。

Description

一种减小桥式传感器失调的电路

技术领域

本发明涉及ADC的测量电路，特别涉及对桥式传感器的测量电路。

背景技术

桥式传感器信号输出原理如1图所示，当在桥式传感器施加激励时，抽头Vo1和Vo2上会有电压信号输出：

Vo1＝激励*R1/(R1+R2)；

Vo2＝激励*R3/(R3+R4)。

ADC对传感器的测量如图2所示。当上面的测量系统工作时，ADC输出激励源到传感器，传感器输出的电压信号Vo1和Vo2到ADC，ADC对Vo1与Vo2之间的压差信号进行测量。当Vo1连接ADC信号输入正端，Vo2连接ADC信号输入负端时，如果Vo1-Vo2>0时，信号为正；Vo1-Vo2<0时，信号为负；Vo1-Vo2＝0时，信号为0。

ADC测试的信号量都有一定的范围，超出范围ADC无法进行正确测量。ADC的测试范围与其内部放大倍数和输出的激励源相关。假设其输出激励源Vs＝2500mV，放大倍数为128，其信号测量范围是+19.53mV(+2500/128mV)～-19.53mV(-2500/128mV)。如果R1＝R2＝R3＝R4，Vo1与Vo2之间的差分电压为0，当传感器上负载发生变化时，电阻阻值会发生变化，Vo1与Vo2之间的差分电压不再为0。在实际上，在无负载时，传感器的电阻不能做到全完一致，假设R1偏小或R4偏大时，Vo1将会大于Vo2，二者之间的差分电压不为0，这时Vo1-Vo2的压差称为失调电压Voffset。失调电压的存在会影响测试信号的范围，失调电压为Voffset时，其信号测量范围是+19.53mV-Voffset～-19.53mV-Voffset(ADC输出激励源Vs＝2500mV，放大倍数为128)。Abs(Voffset)越大，ADC测量的正信号或负信号范围越小，当Abs(Voffset)大于19.53mV时，ADC将无法进行正确测量正信号或负信号。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种减小桥式传感器失调的电路，该电路有效地消除Voffset，使ADC正确测量正信号或负信号。

本发明的另一个目的在于提供一种减小桥式传感器失调的电路，该电路结构简单，易于实现。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下。

一种减小桥式传感器失调的电路，其特征在于在ADC内部设置有两组电阻，所述两组电阻接于桥式传感器的输入端，以减小Voffset的影响。

所述两组电阻，其中一组设置于激励输出电压VS与ADC的输出电压Vin之间，另一组则设置于激励输出电压VS与接地端GND之间。

所述两组电阻中，每组电阻中电阻具有复数个，并且并联在一起；或者每组电阻中电阻以串并联结合的形式连接在一起。

进一步，所述的两组电阻，其中一组电阻与激励输出电压VS之间设置有控制开关，另一组电阻与接地端GND之间也设置有控制开关。

更进一步，所述两组电阻中，每个电阻分别设置有控制开关，以有效地控制电阻的阻值大小，从而得以消除Voffset的影响。

所述的两组电阻，每组电阻也可以连接到ADC输入的电压信号Vip上、分别连接到VS与传感器输出的电压信号Vo1和VS与传感器输出的电压信号Vo2之间或分别连接到GND与Vo1和GND与Vo2之间。连接形式可以是多样的。

本发明通过对桥式传感器输出测量电路的改进，使传感器的两个输出电压能够得以调节，消除了桥式传感器两个输出电压之间的压差，从而达到消除Voffset的目的。

而且本发明的实现电路结构简单，易于实现。

附图说明

图1是现有技术所实施桥式传感器的电路结构图。

图2是现有技术所实施ADC对传感器的测量电路图

图3是本发明所实施的电路图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参照图1所示，本发明所实现的减小桥式传感器失调的电路，其具有两组电阻，利用在ADC内部做两组电阻来减小Voffset的影响，如图3所示。两组电阻，其中一组(r01-r0n)并联设置于激励输出电压Vs与ADC的输出电压Vin之间，另一组(r11-r1n)则并联设置于激励输出电压Vs与接地端GND之间。

其中，一组电阻与激励输出电压VS之间设置有控制开关，另一组电阻与接地端GND之间也设置有控制开关。而且在两组电阻中，每个电阻分别设置有控制开关，以有效地控制电阻的阻值大小，从而得以消除Voffset的影响。

根据电阻并联原理，当两个电阻R1与R2并联时，R＝R1*R2/(R1+R2)。假设R1＝1.9K，R2＝R3＝R+4＝2K，在传感器无负载时：Vo1＝Vs*R1/(R1+R2)＝1.9/3.9*Vs,Vo2＝Vs*R3/(R3+R4)＝1/2*Vs，Vo1小于Vo2，二者存在Voffset。可以调节与R3并联的电阻，通过开关s01～s0n选择合适的电阻阻值，然后通过总开关s0把芯片内部的总电阻r0与R3并联，通过反向推导得知r0为38K，Vo2＝Vs*[R3*r0/(R3*r0)]/(R3*r0/(R3*r0)+R4)＝1.9/3.9*Vs。Vo1等于Vo2，二者存在Voffset被消除掉。

当R1＝R2＝R3＝2K，R4＝1.9k时，我们可以在R4上并联电阻r1，使Vo1与Vo2相等或接近，来减小Voffset对信号测量范围的影响。

在其它的实现方式中，上述的两组电阻也可以连接到Vip上、分别连接到VS与Vo1和Vs与Vo2之间或分别连接到GND与Vo1和GND与Vo2之间。连接形式是多样的。

总之，本发明通过两组电阻的组合设置，使传感器的两个输出电压能够得以调节，消除了桥式传感器两个输出电压之间的压差，从而达到消除Voffset的目的。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种减小桥式传感器失调的电路，其特征在于在ADC内部设置有两组电阻，所述两组电阻接于桥式传感器的输入端，以减小Voffset的影响。

2.如权利要求1所述的减小桥式传感器失调的电路，其特征在于所述两组电阻，其中一组设置于激励输出电压VS与ADC的输出电压Vin之间，另一组则设置于激励输出电压VS与接地端GND之间。

3.如权利要求2所述的减小桥式传感器失调的电路，其特征在于所述两组电阻中，每组电阻中电阻具有复数个，并且并联在一起；或者每组电阻中电阻以串并联结合的形式连接在一起。

4.如权利要求2所述的减小桥式传感器失调的电路，其特征在于进一步，所述的两组电阻，其中一组电阻与激励输出电压VS之间设置有控制开关，另一组电阻与接地端GND之间也设置有控制开关。

5.如权利要求4所述的减小桥式传感器失调的电路，其特征在于所述两组电阻中，每个电阻分别设置有控制开关。

6.如权利要求1所述的减小桥式传感器失调的电路，其特征在于所述的两组电阻，每组电阻也可以连接到ADC输入的电压信号Vip上、分别连接到VS与传感器输出的电压信号Vo1和VS与传感器输出的电压信号Vo2之间或分别连接到GND与Vo1和GND与Vo2之间。