CS256791B1 - Connection to compensate for the temperature dependence of piezoresistive pressure sensors - Google Patents
Connection to compensate for the temperature dependence of piezoresistive pressure sensors Download PDFInfo
- Publication number
- CS256791B1 CS256791B1 CS866788A CS678886A CS256791B1 CS 256791 B1 CS256791 B1 CS 256791B1 CS 866788 A CS866788 A CS 866788A CS 678886 A CS678886 A CS 678886A CS 256791 B1 CS256791 B1 CS 256791B1
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- supply circuit
- differential amplifier
- connection
- pressure sensors
- temperature dependence
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measurement Of Force In General (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Abstract
U zapojení je do napájecího okruhu vřazena řada piezoreziatorů zapojených do otevřeného Wheátstoneova můstku, k němuž je připojena dvojice vyvažovačích odporů. Jeden z těchto odporů je spojen s prvním stejnosměrným diferenčním zesilovačem. Do napájeoího okruhu je vřazen apolu ae substrátovým přechodem zatěžovací odpor připojený ke druhému stejnosměrnému diferenčnímu zesilovači spojenému s potenoiometrem zapojeným do napájecího kruhu. Oba zesilovače jsou připojeny k sumačnímu zesilovači výstupního napětí. Zapojením je umožněn při výrobě snímače tlaku dokonalý přestup tepla s možností stavění výstupního napětí na hodnotu požadovanou uživatelemIn the connection, a series of piezoresistors connected to an open Wheatstone bridge is inserted into the power supply circuit, to which a pair of balancing resistors is connected. One of these resistors is connected to the first DC differential amplifier. A load resistor is inserted into the power supply circuit through a pole-to-substrate junction and connected to the second DC differential amplifier connected to a potentiometer connected to the power supply circuit. Both amplifiers are connected to the output voltage summing amplifier. The connection enables perfect heat transfer during the production of the pressure sensor with the possibility of setting the output voltage to the value required by the user.
Description
Vynález je zaměřen na řešení zapojení pro kompenzaci teplotní závislosti piezorezistivních snímačů tlaku.The present invention is directed to a wiring solution for compensating the temperature dependence of piezoresistive pressure sensors.
Doposud se jako snímače tlaku používají zejména tenzometrická odporová čidla a piezorezistivní polovodičové snímače. Tenzometrická odporová čidla mají poměrně malou citlivost, a proto vyžadují speciální zesilovače, jejichž zapojení je provedeno s ohledem na potlačení nežádoucích rušivých signálů, které vznikají na přívodech k čidlům. Značnou nevýhodou u průmyslově vyráběných zesilovačů je to, že nelze při jmenovitém tlaku nastavit požadované výstupní napětí. Tím vznikají potíže při sběru, dat u automatizovaných měřicích systémů. Piezorezistivní snímače tlaku mají značnou teplotní závislost výstupního napětí. V případech, kde dochází k velkým změnám teploty měřeného media, je nutné použít čidla teploty v těsné blízkosti snímače tlaku a vhodným způsobem vykompenzovat teplotní závislost. Mechanická část snímače je podstatně složitější a dochází k nedokonalému přeSupu tepla mezi snímačem tlaku a čidlem teploty.Tensometric resistance sensors and piezoresistive semiconductor sensors have been used to date as pressure sensors. Strain gauge resistance sensors have a relatively low sensitivity and therefore require special amplifiers, the wiring of which is designed to suppress unwanted interfering signals that occur at the sensor leads. A considerable disadvantage of industrially manufactured amplifiers is that the desired output voltage cannot be set at the nominal pressure. This creates difficulties in data collection in automated measuring systems. Piezoresistive pressure sensors have a considerable temperature dependence of the output voltage. In cases where there is a large temperature change of the measured medium, it is necessary to use temperature sensors in close proximity to the pressure sensor and to compensate the temperature dependence in an appropriate way. The mechanical part of the sensor is considerably more complex and there is an imperfect heat transfer between the pressure sensor and the temperature sensor.
Uváděné nevýhody dosavadních snímačů tlaku odstraňuje ve značné míře zapojení podle vynálezu. Jeho podstata spočívá v tom, že do napájecího okruhu je vřazena řada piezorezistorů zapojených do otevřeného Wheatstoneova můstku, k němuž je připojen jednak první vyvažovači odpor, jednak druhý vyvažovači odpor. Tento druhý vyvažovači odpor je spojen s prvním stejnosměrným diferenčním zesilovačem, který je zpětně připojen k Wheatstoneovu můstku. Do napájecího okruhu je vřazen spolu se · substrátovým přechodem zatěžovací odpor připojený k prvnímu vstupu druhého stejnosměrného diferenčního zesilovače, k jehož druhému vstupu je připojen jezdec potenciometru zapojeného do napájecího okruhu. Každý z obou zesilovačů je spojen se sumač256791 ním zesilovačem výstupního napětí.The mentioned disadvantages of the prior art pressure sensors are largely eliminated by the circuitry according to the invention. It is based on the fact that a series of piezoresistors connected to an open Wheatstone bridge are connected to the supply circuit, to which a first balancing resistor and a second balancing resistor are connected. This second balancing resistor is coupled to a first DC differential amplifier that is reconnected to the Wheatstone bridge. A load resistor connected to the first input of the second DC differential amplifier is connected to the supply circuit along with the substrate transition, to which the slider of the potentiometer connected to the supply circuit is connected to the second input. Each of the two amplifiers is connected to an output voltage amplifier.
Výhody zapojení podle vynálezu jsou následující. Substrátový přechod tvoří součást křemíkové destičky s piezorezistory, čímž je zaručen dokonalý přestup tepla. U mechanické části snímače není zapotřebí umístění speciálního Čidla teploty a teplotní kompenzaci je možné provádět v celém rozsahu pracovních teplot snímače tlaku. Kromě toho je celé elektrické zapojení poměrně jednoduché s možností stavění výstupního napětí na určitou hodnotu požadovanou uživatelem bez ohledu na citlivost snímače tlaku.The advantages of the circuitry according to the invention are as follows. The substrate transition forms part of a silicon wafer with piezoresistors, ensuring perfect heat transfer. The mechanical part of the sensor does not require the installation of a special temperature sensor and temperature compensation can be carried out over the entire temperature range of the pressure sensor. In addition, the entire electrical wiring is relatively simple with the ability to adjust the output voltage to a certain value desired by the user, regardless of the sensitivity of the pressure sensor.
Příklad zapojení podle vynálezu je znázorněn na přiloženém výkrese. Obrázek představuje blokové schéma zapojení.,An example of a connection according to the invention is shown in the attached drawing. The illustration shows a block diagram,
Do napájecího okruhu Ub je vřazena řada piezorezistorů Rp které jsou zapojeny do otevřeného Wheatstoneova můstku. K tomuto můstku je připojen jednak první vyvažovači odpor R^, jednak druhý vyvažovači odpor R spojený s prvním stejnosměrným diferenčním zesilovačem Zp Do napájecího okruhu je zařazen spolu se substrátovým přechodem Dg zatěžovací odpor R připojený k prvnímu vstupu druhého stejnosměrného diferenčního zesilovače Zg, k jehož druhému vstupu je připojen jezdec potenciometru P,'zapojeného do napájecího okruhu U^. Každý z obou zesilovačů Zp Z2 je spojen se sumačním zesilovačem Z^ výstupního napětí Ug. První stejnosměrný diferenční zesilovač je zpětně připojen k Wheatstoneovu můstku.A series of piezoresistors Rp, which are connected to an open Wheatstone bridge, are integrated into the supply circuit U b . The first balancing resistor R1 and the second balancing resistor R connected to the first DC differential amplifier Zp are connected to this bridge . A load resistor R connected to the first input of the second DC differential amplifier Zg is connected to the supply circuit together with the substrate transition D g. the second input is connected to the slider of the potentiometer P, 'connected to the supply circuit U'. Each of the two amplifiers Zp Z 2 is connected to a summation amplifier Z 2 of the output voltage U g . The first DC differential amplifier is reconnected to the Wheatstone bridge.
Při výrobě snímače tlaku jsou piezorezistory Rj zapojeny do otevřeného Wheatstoneova můstku. Vhodnou volbou velikosti obou vyvažovačích odporů R , R„ se můstek vyvažuje na nulové J? S napětí měřicí diagonály při nulovém tlaku. Napětí měřicí diagonály je zesilováno prvním stejnosměrným diferenčním zesilovačem Z,j. Substrátový přechod Dg je napájen z proudového zdroje v napájecím okruhu spolu se zatěžovacím odporem R. Kompenzační napětí vyplývá z rozdílu napětí na substrátovém přechodu D. a napětí na jezdci potenciometru P pomocí druhého stejnosměrného diferenčního zesilovače Z2. Potenciometrem P se na výstupu druhého stejnosměrného diferenčního zesilovače Z? nas- t taví nulové napětí. Minimální závislostí výstupního napětí)U„ na teplotě se docílí vhodnou volbou zesílení obou zesilovačůIn the manufacture of the pressure sensor, the piezoresistors Rj are connected to an open Wheatstone bridge. By suitable selection of the size of both balancing resistors R, R 'the bridge is balanced to zero J? With measuring diagonal voltage at zero pressure. The measuring diagonal voltage is amplified by the first DC differential amplifier Z, j. The substrate transition D g is fed from a power supply in the supply circuit together with a load resistor R. The compensation voltage results from the difference of the voltage at the substrate transition D. and the voltage at the slider of the potentiometer P by means of a second DC differential amplifier Z 2 . With the potentiometer P at the output of the second DC differential amplifier Z? it sets the zero voltage. Minimum output voltage dependence) U „on temperature is achieved by suitable choice of amplification of both amplifiers
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS866788A CS256791B1 (en) | 1986-09-22 | 1986-09-22 | Connection to compensate for the temperature dependence of piezoresistive pressure sensors |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS866788A CS256791B1 (en) | 1986-09-22 | 1986-09-22 | Connection to compensate for the temperature dependence of piezoresistive pressure sensors |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CS678886A1 CS678886A1 (en) | 1987-09-17 |
| CS256791B1 true CS256791B1 (en) | 1988-04-15 |
Family
ID=5415709
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CS866788A CS256791B1 (en) | 1986-09-22 | 1986-09-22 | Connection to compensate for the temperature dependence of piezoresistive pressure sensors |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CS (1) | CS256791B1 (en) |
-
1986
- 1986-09-22 CS CS866788A patent/CS256791B1/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CS678886A1 (en) | 1987-09-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4414853A (en) | Pressure transmitter employing non-linear temperature compensation | |
| US5042307A (en) | Amplifying compensation circuit for semiconductor | |
| US4480478A (en) | Pressure sensor employing semiconductor strain gauge | |
| US4465075A (en) | On-chip pressure transducer and temperature compensation circuit therefor | |
| US4798093A (en) | Apparatus for sensor compensation | |
| US5193393A (en) | Pressure sensor circuit | |
| JPH0797010B2 (en) | Semiconductor strain gage bridge circuit | |
| EP0533389A3 (en) | Amplified pressure transducer | |
| US3956927A (en) | Strain gauge transducer apparatus | |
| US4836027A (en) | Circuit for a sensor | |
| GB1569150A (en) | Strain gauge arrangements | |
| US6101883A (en) | Semiconductor pressure sensor including a resistive element which compensates for the effects of temperature on a reference voltage and a pressure sensor | |
| CS256791B1 (en) | Connection to compensate for the temperature dependence of piezoresistive pressure sensors | |
| US6107861A (en) | Circuit for self compensation of silicon strain gauge pressure transmitters | |
| JPS6224121A (en) | Measuring head | |
| USRE30735E (en) | Automatic thermocouple reference junction compensator | |
| JPH0434091B2 (en) | ||
| JPH0273104A (en) | Temperature compensating circuit for semiconductor sensor | |
| JPS6222272B2 (en) | ||
| JPH10339680A (en) | Semiconductor pressure sensor | |
| JPH0682844B2 (en) | Semiconductor strain converter | |
| SU1589088A1 (en) | Semiconductor transducer | |
| JP4050813B2 (en) | Transmitter | |
| JPS61259134A (en) | Semiconductive pressure sensor | |
| JPH03190271A (en) | Temperature compensation method for semiconductor circuit |