举例详解四导线电阻压力传感器的误差补偿

采用双阻性元件与四导线的电阻压力传感器广泛用于各种压力监控应用。当压力升高时，一只电阻的阻值增加，另一只电阻则下降。用电阻传感器做精确的测量需要补偿线路电阻产生的损耗，尤其是当线路长度达到数十米时。

本例中补偿方式的基础是导线有相等的电阻：RL1=RL2=RL3=RL4=RL（图1）。

图1测量电路测三个点的值，微控制器就可以计算出传感器值。微控制器或计算机可以通过传感器元件RS1和RS2上的差分电压，计算出传感器的电阻。电阻RA、RREF和RB以及传感器电阻限制通过RS1和RS2 的电流。电路采用了AnalogDevices公司的AD7705ADC测量传感器值，它有三个伪差分输入端，提供16位分辨率。在本应用中，AD7705工作在缓冲模式下，即，输入偏置电流小于1nA。在缓冲模式下，模拟输入端可以承受大的源阻抗，但绝对输入电压值必须从地电平加 50mV，直到漏-漏电压减去1.5V。电阻RB提供一个输入共模电压。测量取决于基准电阻RREF的值。要得到最高精度，RREF的公差必须为0.01%，并且必须有小的温度系数。为避免传感器的自发热，应以脉冲方式提供激励电流;软件通过Q1控制脉冲的宽度。AIN1+，AIN1-计算RL;AIN2+，AIN2-计算RS2+RL;AIN1-，AIN2-计算RS1+RS2+RL。用减法就可以计算出电阻RS1和RS2。AD7705有一个用于放大小输入信号的PGA（可编程增益放大器）。器件有自我校准和系统校准选项，消除了器件或系统中的增益误差与偏移误差。压力测量取决于电阻比，以及方程P=F（RS1/RS2，T）中的温度。参数T是电阻传感器温度依赖性的一个补偿系数，T=F（RS1+RS2）。