[發明專利]壓力傳感器信號調理集成電路的橋臂平衡補償電阻的設計方法

有效

• 申請號: 200710038543.2
• 申請日: 2007-03-27
• 公開（公告）號: CN101275876A
• 公開（公告）日: 2008-10-01
• 發明（設計）人: 黃岳;許剛;任文亮
• 申請（專利權）人: 捷頂微電子（上海）有限公司
• 主分類號: G01L9/06
• 分類號: G01L9/06
• 代理公司: 上海光華專利事務所
• 代理人: 余明偉

技術領域

本發明涉及應用于壓阻式壓力傳感器的信號調理的集成電路設計的相關技術領域，特別是一種壓力傳感器信號調理集成電路的橋臂平衡補償電阻的設計方法。

背景技術

隨著半導體工藝的發展，人們制造出了硅壓阻式壓力傳感器，一般是在硅片上用擴散或離子注入法形成四個阻值相等的電阻，將它們連成一個惠斯登電橋。在實際制造過程中，四個橋臂電阻不能完全匹配。所以橋路在平衡狀態時，橋臂電阻存在著偏差。

目前的壓力傳感器信號調理集成電路中，采用的是在放大器進行零點補償的方法：在橋路平衡狀態下，給放大器的輸入端加一補償信號，使得放大器的輸出回到零點。這種方式僅適合于橋臂偏差很小的情況。如附圖1所示。

實際情況中，硅壓力傳感器的橋臂電阻偏差往往很大，需要使用外部可調電阻來補償橋臂電阻的偏差。如附圖2所示。

在附圖2中，如果補償電阻和橋臂的電阻的溫度系數不一樣，橋臂的電阻偏差ΔRP和補償電阻為ΔRB在溫度變化后，ΔRP(T)和ΔRB(T)不再相等，導致了橋臂失衡，引入了測量誤差。

作為一個理想的橋臂平衡補償電阻，不但要求調節步長要小，能達到歐姆級，也要求其溫度系數能和傳感器的電阻的溫度系數一致，避免由溫度變化引起的誤差。

為此需要一個新的方法來實現這樣的補償電阻?？蓱糜谳喬毫z測系統(TPMS)，以及其它壓阻式壓力傳感器的信號調理集成電路設計中。

發明內容

本發明的目的是為了提供一種壓力傳感器信號調理集成電路的橋臂平衡補償電阻的設計方法，解決了現有的橋臂平衡補償電阻調節步長未能達到歐姆級，而且溫度系數和傳感器的電阻的溫度系數不一致，從而引起的誤差的問題。

為實現上述目的，本發明采用了以下技術方案：

本發明公開了一種壓力傳感器信號調理集成電路的橋臂平衡補償電阻的設計方法，其特征在于：橋臂平衡補償電阻為可變電阻，其由若干個電阻與若干個串聯有MOS開關的電阻并聯而成；其中，所述的電阻為由至少兩個具有不同溫度系數的電阻按照一定電阻值比例串聯而構成的與橋臂電阻溫度系數相近似的電阻。

所述的電阻由具有正溫度系數的Poly-silicon電阻和具有負溫度系數的N-well電阻按照0.415∶0.565的電阻值比例串聯而成。

所述的橋臂平衡補償電阻由92個阻值為20K的電阻與8個串聯有MOS開關的阻值為20K的電阻并聯而成。。

由于采用了以上的方案，使本發明具備的有益效果在于：橋臂平衡補償電阻調節步長小，能達到歐姆級，其溫度系數和傳感器的電阻的溫度系數一致，有效避免了由溫度變化引起的誤差。

附圖說明

圖1是壓力傳感器信號調理集成電路中采用的在放大器進行零點補償的方法示意圖。

圖2是使用外部可調電阻來補償橋臂電阻偏差的示意圖。

圖3是采用兩個不同溫度系數的電阻串聯成一個新的溫度系數的電阻的示意圖。

圖4是可變橋臂平衡補償電阻的示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖及實施例對本發明作進一步描述。

一種壓力傳感器信號調理集成電路的橋臂平衡補償電阻的設計方法，其特征在于：橋臂平衡補償電阻為可變電阻，其由若干個電阻與若干個串聯有MOS開關的電阻并聯而成；其中，所述的電阻為由至少兩個具有不同溫度系數的電阻按照一定電阻值比例串聯而構成的與橋臂電阻溫度系數相近似的電阻，如附圖3所示。

在集成電路工藝中，每一種類型電阻都有著固定溫度系數。為了構造一個新的溫度系數的電阻。我們采用了混合電阻的設計方法。采用兩個或以上的具有不同溫度系數的電阻，按照一定電阻值比例進行串聯或并聯，就可以構成新溫度系數的電阻。

在CZ6H工藝中，Poly-silicon電阻具有正溫度系數，而N-well電阻具有負溫度系數。如果我們需要一個零溫度系數的電阻或介于這兩個溫度系數當中的電阻，按照一定比例將這兩種電阻串聯即可。

電阻的溫度特性可用二次項方程表示

R(T)＝R0*{1+(1st.Coeff)*(T-T0)+(2nd.Coeff)*(T-T0)²}

所用的硅壓力傳感器的橋臂的電阻的溫度特性是

RP(T)＝R0*{1+(1.829E-3)*(T-T0)+(0.5546E-5)*(T-T0)²}

CZ6H工藝中，Poly-silicon和N-well的電阻的溫度特性為

Rpolys(T)＝R0*{1+(-0.3E-3)*(T-T0)}