[發明專利]可編程壓力傳感器

有效

• 申請號: 200910182225.2
• 申請日: 2009-07-17
• 公開（公告）號: CN101644612A
• 公開（公告）日: 2010-02-10
• 發明（設計）人: 郭宏;王莉莎;申愛群;李恩君
• 申請（專利權）人: 昆山諾金傳感技術有限公司;北京鑫諾金傳感技術有限公司;北京鑫諾金電子科技發展有限公司;威海諾金傳感技術有限公司
• 主分類號: G01L1/18
• 分類號: G01L1/18;G01L9/06
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司
• 代理人: 董建林

技術領域

本發明涉及的是傳感器領域，具體涉及的是一種傳感器和信號處理電路設置 在一芯片上的可編程壓力傳感器。

背景技術

傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將檢測感受到的信 息，按一定規律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳 輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。它是實現自動檢測和自動控制的 首要環節。

傳感技術——研究傳感器的材料、設計、工藝、性能和應用等的綜合技術。 傳感技術是一門邊緣技術，它涉及物理學，數學，化學，以及對其敏感元件部 分的研究和開發，除了對其芯片的研究和開發外，也應十分重視傳感器的封裝 工藝和封裝結構的研究，這往往是引起傳感器不能穩定可靠地工作的關鍵因素 之一。

但當汽車電子化使得壓力傳感器在汽車上得到大批量的使用時，調試困難 的問題就突現出來，汽車級的壓力傳感器使用的溫度范圍從-40～125度，要求 傳感器在如此寬的溫度范圍內滿足一定的測量精度，唯一的方法是對每個傳感 器都做全溫度量程范圍的滿度和零點的溫度補償，這種人工校驗方法不僅需要 大量高素質的工人，而且需要大量的儀器設備。將該傳感器用于汽車這種大批 量生產而使用環境十分惡劣的產品上，壓電式傳感器的信號調理，溫度補償和 壓力修正成為該產品批量生產的最大問題。

而目前在傳感器應用中，多為傳感器和其信號處理電路分開的電路，這樣 做最大的問題是體積大、成本高、且封裝困難，尤其是應用在汽車級的壓力傳 感器的信號電路的設計、溫度特性的補償方法、生產過程的自動化水平都十分 低下，影響傳感器的穩定性，同時無法實現批量化生產，因此傳感器需要進一 步的改進。

發明內容

針對現有技術上存在的不足，本發明目的是提供一種體積小、成本低、傳 感器和信號處理電路一體式的可編程壓力傳感器，提高了傳感器的穩定性。

為了實現上述目的，本發明是通過如下的技術方案來實現：

可編程壓力傳感器，包括一芯片，其特征是，它還包括一實現芯片編程功 能的芯片編程板，在所述芯片上設有一可編程的信號處理電路和一壓力傳感器， 所述的信號處理電路輸入端連接壓力傳感器輸出端，本發明信號處理電路和壓 力傳感器集成在同一個芯片上，從而構成一體式結構即一體化壓力傳感器，減 少了體積，降低了生產成本。

進一步，所述芯片編程板一端通過通訊接口與計算機相連接，然后芯片編 程板的另一端與芯片上的信號處理電路相連接。

作為優選，所述該通訊接口為計算機的USB通訊接口，芯片編程板一端通 過計算機的USB通訊接口與計算機相連接。

芯片編程的實現方式為：

計算機的上位機軟件通過計算機USB通訊口跟芯片編程板相連，然后芯片 編程板的另一端與芯片相連。聯機正常后，通過計算機的操作軟件即可實現芯 片輸出標定編程和溫度補償編程。

根據所述的可編程壓力傳感器，其中，所述芯片上還設有編程、信號引出 管腳的焊盤，通過焊盤與外部設備如芯片編程板相連接，方便了整個芯片的封 裝，提高了傳感器的穩定性。

為了實現可編程功能，在信號處理電路中集成了單片機和電可擦寫可編程 只讀存儲器(EEPROM)，通過單片機和EEPROM來實現可編程的數字信號補償功 能。

作為優選，本發明中，所述芯片上還設有與外部設備連接的可調整接口， 即芯片上輸出管腳的焊盤。通過可調整接口適合連接不同的設備，適合客戶具 體應用。

所述壓力傳感器包括一應變電橋，所述應變電橋輸出端還連接有第一放大 電路和第二放大電路，變化后電壓經過第一放大電路放大后轉化為電信號輸 出。

所述第一放大電路與第二放大電路之間還連接有斬波解調器和增益校準 電路，所述第一放大電路的輸出端連接斬波解調器，斬波解調器連接增益校準 電路，所述的增益校準電路再連接第二放大電路。

根據所述的可編程壓力傳感器，其中，它還包括溫度傳感器和檢測電路， 所述的溫度傳感器和檢測電路連接所述的信號處理電路。

本發明的工作原理如下：

本發明采用MEMS(壓阻式)技術將壓力傳感器和數字信號處理電路集成在 一個芯片上，壓力傳感器的功能是將外界壓力信號轉換為電信號輸出；數字信 號處理電路的功能是通過編程將傳感器輸出的電信號轉換成標準的電壓信號輸 出。芯片編程的主要功能是實現輸出標定和溫度補償。