第五章集成传感器.pptx

;集 成 传 感 器;Principles and Applications of Novel Sensors;1、硅敏感电容器;;;;;;;;L——铝电极板间的极距； H ——硅膜厚度； P ——外部压力； μ ——硅膜材料的泊松系数 E ——弹性模量。;设圆形硅膜压敏电容 L=20?m，H=2?m，b=350?m，a=500?m， E=130×103MPa，μ=0.18，P=100kPa。 计算得：C0 = 1.7pF，Cx = 1.285C0，?C=0.415pF。 扩散硅电容器的电容值很小，受压产生的电容值变化(0.1～10pF)也很小，这就要求测量电路必须具有相当高的灵敏度和很低的零点漂移。必须采用集成电路。;;g1=b1/a；g2=b2/a；g3=b3/a;g1=b1/a；g2=b2/a；g3=b3/a;g1=b1/a；g2=b2/a；g3=b3/a;;;2、测量电路;工作原理分析：;;(下半周);;;为克服二极管的正向压降对灵敏度的影响，可以将四个二极管换成MOS晶体管;CP8型集成压敏传感器;;二、扩散硅压敏传感器;;1、对于金属材料;;;长江三桥一个钢梁14mm/°C;应变片的蠕变和零漂;;;;E —— 弹性模量;基于应变片的力传感器;;;应变片的测量电路 —— 电桥;设：四个桥臂应变片分别变化 ? R1、 ? R2、 ? R3、 ? R4;令桥臂比：n = R2/ R1;线性部分;非线性部分（非线性误差）;;;二、扩散硅压敏传感器;平膜结构;;应变测量;;;测量电路：压敏电阻R1~R4构成的电桥;电源电路;T↑→Vbe↓→Vce↓→VB↑ → V0 ↑ T↑→V0↓;;The F-35 Joint Strike Fighter ;;;;第二节 集成温敏传感器;一、半导体温敏器件;;;;2、温敏三极管;;1、PTAT基本电路; 基极电压差正比于正比于绝对温度这种电路称为PTAT核心电路。;2、温度测量电路;;?Vbe 的温度系数仅取决于n，而n与温度无关。;三、电流输出型集成温敏传感器;2、AD590电路结构分析;;BG8在外加电源反极性接入时起到对电路的保护作用;理想的温度灵敏度为1?A/℃。;外加电源大于3V以上后，传感器的温度灵敏度将不再随外加电源电压的变化而变化;对于阶跃温度输入，器件的输出响应为一阶系统，时间常数? 随热交换条件而异。;4、误差补偿;;四、集成温控开关——AD22105;施密特触发器有大约4℃的迟滞。 200k上拉电阻，最大负载10mA，可直接驱动一个低功耗LED指示灯。通过1、2脚的接线加以选择是否使用上拉电阻。 温控点电阻精度和热漂移的影响综合考虑后，电阻值为： RMAX = RNOM ×(1+ε) ×(1+ Kt×(TSET －25℃)) RMAX——在TSET下温控点电阻实际的值 RNOM——最接近理论RSET的标称值 ε——25℃时的电阻精度（通常1%，5%或10%） Kt——电阻的温度系数。 集成温度传感器还有： 数字的方式输出：DS1620、DS1621和DS1624 内置AD：Max1098/1099、Max1298/1299，以串行方式输出。;第三节 集成磁敏传感器;;;;;;;;补偿：;;;;;;;;;;;;;四、开关型集成磁敏传感器;2、磁特性 导通磁感应强度 导通磁感应强度 B(H?L)是指开关型集成磁敏传感器输出状态由高电平向低电平翻转，实现由“关“态到“开“态动作所必须的作用于霍尔元件的磁感应强度。一般B(H? L)值为0.035T～0.075T。 截止磁感应强度 截止磁感应强度B(L? H)是指开关型集成磁敏传感器输出状态由低电平向高电平翻转，实现由“开“态到“关“态动作所必须的作用于霍尔元件的磁感应强度。在参数表给出的B(L? H)值一般指它的最小值。 磁感应强度滞环宽度 磁感应强度滞环宽度?B有时也称为磁滞滞环或滞后宽度。这个参数指的是导通磁感应强度与截止磁感应强度的差值，即?B = B(H?L) - B(L? H)。 ; 3、电特性 输出高电平VOH 输出端开路时的电平就是电源电压E，输出端接负载电阻 RL时，才有输出信号。当输出管截止时，通过负载电阻RL的只是它的漏电流IOH，输出端高电平 VOH为： VOH = E - IOHRL≈E 输出低电平VOL 在B=7.5×10-2T、负载电流IO＝12mA条件下测试；主要决定于输出管的饱和压降，其规范值为 VOLmax＝0.4V。 负载电流IOL 在满足