绝对压力传感器高精度信号处理的设计

本文介绍基于接口调理芯片MLX90320对绝对压力传感器SM6842的信号处理。相对外围搭建信号处理电路，压力传感器透过集成的接口信号处理芯片处理信号，在温度补偿、输出调节能力等方面有一定优势。

惠斯通电桥传感器，处理过后的信号才能被MCU有效利用。信号处理可采用分立器件组合设计，由采样电路、放大电路、ADC、DSP等组成；集成方案由集成了采样电路、放大器、ADC、DSP、DAC等模块的信号调理接口芯片提供支持。

分立器件方案与集成器件方案对比。电路设计上，分立器件相对复杂，需要整合模拟采样电路、运算放大器；集成器件，设计相对简单，直接输出0-5V模拟量。软件算法，分立器件，在DSP处理处理端，需要做温度补偿算法，线性补偿等，软件实现复杂；集成器件，集成了固件算法，实现简单。鉴于集成方案的居多优势，这里我们具体介绍集成方案在压力传感器高精度信号处理的应用。

实现原理

压力传感器在工艺制作中，组成的惠斯通电桥的四个电阻的扩散电阻条表面掺杂浓度和扩散电阻条宽度不可能完全一致；当输入压力为零时，电桥的电压输出可能不为零，还发生零点漂移，漂移量因个体差异而异。同时压力传感器受温度影响，灵敏度与零点都会受到影响，最终的表现为，每个产品的零点漂移及温度偏移不同。在分立方案中，零点漂移的系数offset与温度漂移的系数不固定，MCU只能取平均值进行运算处理，精度不能做到太高。

在集成方案中，每个传感器都会在零点、高压点，低温点、高温点，分别做标定，这样弥补了产品的差异性引起误差的缺陷。因为每个产品要分别标定，在具体生产过程中，工艺量大了，这个代价能获得高精度的压力传感器。从提高产品的工艺性能上讲，增加工艺量是值得的。

这里我们只有用到两个主要元器件，绝对压力传感器SM6842，及信号处理接口IC——MLX90328。

SM6842简介

SM6842是一款带直立气口的小外形的SO-8封装的压力传感器。SM6842使用SMI的SM5108C的微型机械，压敏电阻压力传感晶粒，在此尺寸封装下，为提供尽可能高的精度进行了优化处理。通过细致的电阻安装和机械配置以及先进的MEMS的加工，SM6842拥有更高的精度。

作为一款绝对压力传感器，SM6842在15 PSI（100kPa）的范围里全量程有效。全量程范围内，输出0—127mV。

MLX90328简介

MLX90328一款集成电压信号采样调理接口芯片，内置DSP，实现增益调整、偏置控制、温度补偿等算法，DA转换后，通过模拟驱动电路，输出一个0.5到4.5V的比率模拟输出。增益值、偏移量、温度补偿值都储存在EEPROM中，用户通过专用的工具，实现重新编程。

MLX90328可以用于几乎任何类型电阻桥传感器，并且不需要任何额外的信号调节。差分输入信号偏置补偿和运算放大来实现所需的输出电压。通过粗增益校准MLX90328可以很容易地驱使传感器输出跨度1.8 mv / V—63 mv / V范围，达到4 V输出跨度。传感器输出补偿97.2 mv / V(取决于传感器输出跨度和所需的输出补偿)可以与粗偏置补偿校正，实现输出偏移量保持在0.5 v至4.5 v范围内。

Pin脚号	描述
1	Vbrg: 桥供电电压
2	INP：正向坡桥输出
3	Test：测试端口
4	INM：负向坡桥输出
5	Test：测试端口
6	Vsupply：IC电源
7	Out：模拟输出
8	GND：地端

表1：MLX90328  PIN脚定义

方案设计

SM6842与MLX90328连接如下图A所示，外围只需要在电源端及输出端分别加载一个个100nF去耦电容。结构简单，可操作性强。

图1：SM6842与MLX90328组合使用的应用电路图

集成方案需要标准校准后才能得一个高精度性能。这里有专用的编程工具及上位机软件支持，为提高编程效率，支持64个传感器同时编程。

集成的信号处理方案，结构简单，绝对压力传感器SM6842的信号通过MLX90328校准处理，可得到一个带温度补偿的高精度的模拟量（0.5-4.5V）线性输出。