ПРИМЕНЕНИЕ СХЕМЫ НА ОСНОВЕ ОПЕРАЦИОННОГО УСИЛИТЕЛЯ ДЛЯ ТЕМПЕРАТУРНОЙ КОМПЕНСАЦИИ ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО ТЕНЗОРЕЗИСТИВНОГО ДАТЧИКА ДАВЛЕНИЯ 

Волков Вадим Сергеевич, кандидат технических наук, доцент, помощник начальника центра,
Научно-исследовательский институт физических измерений
(Россия, г. Пенза, ул. Володарского, 8/6), distorsion@rambler.ru
Кучумов Евгений Владимирович, кандидат технических наук, старший научный сотрудник,
Научно-исследовательский институт физических измерений
(Россия, г. Пенза, ул. Володарского, 8/6),  mzungu@inbox.ru
Кикот Виктор Викторович, аспирант, Пензенский государственный университет
(Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40),  inbox@post.su
Французов Максим Владимирович, магистрант, кафедра приборостроения, Пензенский государственный университет, (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40),  distorsion@rambler.ru

 621.3.032

Актуальность и цели. Объектами исследования являются температурная погрешность чувствительности полупроводниковых тензорезистивных датчиков давления. Предметом исследования являются методы ее снижения, основанные на применении активных схем температурной компенсации и методы ее снижения. Цель работы – разработка схемы температурной компенсации чувствительности на основе операционного усилителя и методики расчета параметров цепи обратной связи усилителя.
Материалы и методы. Для разработки схемы температурной компенсации и методики расчета ее
параметров использовалось математическое и имитационной моделирование с применением программы MathCad.
Результаты. Предложена принципиальная электрическая схема температурной компенсации, включающая повторитель напряжения и усилительный каскад на основе неинвертирующего включения операционного усилителя с температурно-зависимой цепью отрицательной обратной связи, позволяющая одновременно усилить выходное напряжение и снизить его температурную зависимость. Предложена методика определения параметров цепи отрицательной обратной связи. Проведено имитационное моделирование предложенной схемы и рассчитана температурная погреш-
ность выходного сигнала.
Выводы. Применение предложенной схемы и методики ее расчета позволяет снизить температурную погрешность чувствительности почти в четыре раза.

Ключевые слова

полупроводниковый тензорезистор, температурная погрешность чувствительности, операционный усилитель, температурная компенсация, терморезистор.

 Скачать статью в формате PDF

1. Ваганов, В. И. Интегральные тензопреобразователи / В. И. Ваганов. – М. : Энергоатомиздат, 1983. – 136 с.
2. Баринов, И. Н. Повышение долговременной стабильности датчиков давления, эксплуатирующихся в особо жестких условиях ракетно-космической техники / И. Н. Баринов, В. С. Волков, Н. О. Голотенков // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. – 2011. – Спецвыпуск. – С. 255–265.
3. Баринов И. Н. Состояние разработок и тенденции развития высокотемпературных тензорезистивных датчиков давлений на основе карбида кремния / И. Н. Баринов, Б. В. Цыпин // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. – 2010. – № 11. – С. 50–60.
4. Баринов, И. Н. Высокотемпературные тензорезистивные датчики давлений на основе карбида кремния. Состояние разработок и тенденции развития / И. Н. Баринов // Компоненты и технологии. – 2010. – № 8. – С. 64–71.
5. Микроэлектронные датчики физических величин на основе МЭМС-технологий / С. А. Козин, А. В. Федулов, В. Е. Пауткин, И. Н. Баринов // Компоненты и технологии. – 2010. – № 1. – С. 24–27.
6. Баринов, И. Н. Высокотемпературные чувствительные элементы датчиков давления со структурой «кремний на диэлектрике» / И. Н. Баринов // Датчики и системы. – 2007. – № 1. – С. 36–38.
7. Баринов, И. Н. Разработка и изготовление микроэлектронных датчиков давления для особо жестких условий эксплуатации / И. Н. Баринов, В. С. Волков, Б. В. Цыпин, С. П. Евдокимов // Датчики и системы. – 2014. – № 2. – С. 49–61.
8. Баринов, И. Н. Оптимизация чувствительного элемента датчика давления с поликремниевыми тензорезисторами / И. Н. Баринов, В. С. Волков // Приборы. – 2013. – № 2. – С. 1–5.
9. Баринов, И. Н. Полупроводниковые тензорезистивные датчики давления на основе КНД-структуры / И. Н. Баринов // Компоненты и технологии. – 2009. – № 5. – С. 12–15.
10. Волков, В. С. Снижение температурной зависимости начального выходного сигнала высокотемпературного полупроводникового датчика давления на структуре «поликремний – диэлектрик» / В. С. Волков // Надежность и качество – 2013 : тр. Междунар. симпозиума : в 2 т. / под ред. Н. К. Юркова. – Пенза : Изд-во ПГУ, 2013. – 1 т. – С. 75–77.
11. Волков, В. С. Компенсация температурной погрешности чувствительности высокотемпературных полупроводниковых датчиков давления / В. С. Волков, И. Н. Баринов // Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль. – 2013. – № 1 (3). – С. 30–36.
12. Волков, В. С. Автоматизация разработки диагностического обеспечения интеллектуальных полупроводниковых датчиков давления / В. С. Волков, И. Н. Баринов // Приборы. – 2009. – № 12. – С. 20–26.
13. Волков, В. С. Использование системы Simulink при имитационном моделировании  высокотемпературных полупроводниковых датчиков давления / В. С. Волков, И. Н. Баринов // Приборы. – 2011. – № 7. – С. 50–55.