使用薄膜或厚膜應變片技術的傳感器通常需要高增益信號調理。對于信號增益小于250V/V的典型應用，任何高精度信號調理器MAX1452和MAX1455 ASIC都可以使用，而無需對信號進行任何外部放大。對于需要高增益補償（大于250V/V）的應用，必須添加外部放大電路。

使用MAX4196儀表放大器（IA）作為前置放大電路，為信號路徑增加10V/V增益，使低輸出應變計傳感器能夠進行溫度補償和校準。將介紹和討論用于此類傳感器的高增益放大和溫度補償的完整電路。

使用薄膜或厚膜 （TF） 應變片技術的壓力傳感器和力傳感器通常需要每伏幾百伏的信號放大。傳感器信號必須補償溫度變化引起的失調和量程變化。

MAX1452精密傳感器信號調理器提供傳感器電橋激勵所需的全部功能（失調和量程溫度補償，以及16位調整分辨率的輸出失調調整）。然而，MAX1452設計針對壓阻式傳感器（PRT）進行了優化，這些硅微加工器件由于電橋靈敏度高，通常需要低信號增益。

MAX1452的可選增益范圍為39-234V/V，PRT傳感器的滿量程（FS）輸出信號電平為20-40 mV/V。1因此，當使用42V的電橋激勵電壓產生83V的輸出電壓擺幅時，需要3-5V/V范圍內的增益。 TF傳感器通常具有1.5至2.5 mV/V的低得多的電橋靈敏度水平，因此需要360-830V/V的增益和4V的電橋激勵電壓以產生5V輸出擺幅。

使用MAX4196儀表放大器（IA）作為前置放大電路，可為信號路徑增加10V/V增益，使MAX1452能夠進行TF傳感器校準和溫度補償。圖1顯示了使用該架構對TF傳感器進行放大和溫度補償的完整電路。

圖1.MAX4196 IA以10的固定增益放大傳感器信號。

選用MAX41962其內部設定的固定增益為10，除了電源上的旁路電容器外，不需要外部元件。MAX1452中的運算放大器用于設置2.5V的任意中軌電壓，為MAX4196 REF輸入和MAX1452 INM輸入提供參考信號。差分傳感器信號在MAX4196 OUT引腳相對于REF引腳轉換為單端信號。MAX1452差分輸入由該單端信號驅動，相對于INM輸入進入INP引腳。

這提供了傳感器信號的雙極性信號擺幅，圍繞由運算放大器和47KΩ電阻組成的電阻分壓器設置的零點。對于空載時具有正偏移且僅在正輸出方向擺動的傳感器（如重量傳感器應用中常見的傳感器），運算放大器和電阻電路可以通過將MAX4196 REF和MAX1452 INM引腳直接連接到VSS來省去。如圖 2 所示。

圖2.單向傳感器連接。

MAX1452為傳感器電橋提供電橋激勵。當配置為PRT器件的電流源時，激勵源的驅動電流能力限制為2mA，但當作為電壓激勵源連接時（引腳BDR和ISRC連接在一起）時，可以提供高達4mA的電流，甚至通過附加電路提供更高的電流。憑借這種電流驅動能力，電橋電阻低至1200Ω的TF傳感器可以用4.5V的激勵電壓驅動。由于TF傳感器通常具有非常低的電橋電阻溫度系數（TCR）和靈敏度溫度系數（TCS），因此激勵電壓不需要太大的補償調整范圍，因此可以設置為接近上電源軌的值（通常為VBDR= 4.5V）。激勵電壓越高，所需的信號增益越低。

MAX16有1452種增益設置，范圍為39至234，增量為13。此范圍擴展到 390 到 23403以 130 為增量。整個電路的校準增益也是電橋激勵電壓V的函數BDR，如以下等式所示：

VOUT = BridgeOutput(mV/V) × VBDR(V) × GMAX4196(V/V) × GMAX1452(V/V)

為了獲得連續的增益選擇范圍，當使用合理的激勵電壓時，電路的固定增益步長必須重疊。TF傳感器的合理激勵電壓范圍為3.0-4.5V。3.0V的下限是考慮系統噪聲的，4.5V的上限是需要V的電橋勵磁源施加的BDR低于 V 0.5VDD用于合規性或電路操作的裕量。重疊增益選擇范圍如圖3所示。

圖3.整體可選增益范圍提供與各種傳感器輸出的重疊。

由于MAX1452調制電橋激勵電壓作為調節總增益以補償量程隨溫度變化的一種手段，因此在MAX4196前置放大器上觀察這種影響非常重要。典型的TF傳感器具有非常好的TCS性能，在100°C溫度范圍內可能僅變化百分之幾。這就要求在相同溫度范圍內，電橋激勵僅變化百分之幾，通常僅為Δ150mV，以補償效應。V的這個小變化BDR將產生MAX4196的共模輸出電壓的微小變化。MAX4196在-88°C至40°C工作范圍內提供最小85dB的共模抑制。 當總系統增益為910V/V時（最壞情況計算為高增益），輸出誤差信號為0.1%。

與MAX1452輸出端使用增益級的電路相比，這種增益結構增加的另一個好處是噪聲性能顯著改善。MAX1452可編程增益放大器（PGA）為開關電容架構，產生小而顯著的輸出噪聲。該噪聲電平隨PGA增益設置而成比例（非線性）。PGA增益設置越高，輸出噪聲越高。在MAX1452的輸入端放置額外的增益電路，并使用較低的PGA增益設置，可以實現高信號增益系統。

審核編輯：郭婷