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1、52传感器技术(JournalofTransducerTechnology)2005年第24卷第7期3高精度加速度传感器信号处理电路的设计唐军,郭涛,石云波,刘俊(中北大学国家教育部仪器科学与动态测试重点实验室,山西太原030051)摘要:介绍了一种基于AD650的高精度加速度传感器的V/F信号处理电路的设计。通过电压/频率变换的方式来实现A/D变换,使得输入/输出的转换速度和转换精度的调节具有较大的动态范围。AD650作为一种高精度的电压/频率转换器件,其外围电路设计简单,通过适当的电路设计与调试,可以获得-44.92×10的非线性度和小于0.01Hz/
2、min的零偏稳定性。关键词:电压频率变换;高精度;加速度传感器中图分类号:TP212文献标识码:A文章编号:1000-9787(2005)07-0052-02DesignofsignalprocesscircuitofhighprecisionaccelerometerTANGJun,GUOTao,SHIYun2bo,LIUJun(KeyLabonInstSci&DynamicMeasofTheministryEducation,NorthUniversityofChina,Taiyuan030051,China)Abstract:Ahighprecisi
3、onvoltagetofrequencyconversionsignalprocessingcircuitwhichisbasedonAD650isintroduced.Bymeansofvoltagetofrequencyconverter,theanalogtodigitalsignalconversioncangetawidedynamicrangintheconversionspeedandconversionprecision.Asahighprecisionvoltagetofrequencyconverter,theperipherycirc
4、uitdesignofAD650isquitesimple.Ifthecircuitisproperlydesigned,thesensorwillgetahigh-4precisionandstability.Thatistosay,thenonlinearityofthesensoris4.92×10andthestabilityislessthan0.01Hz/min.Keywords:voltagetofrequencyconversion;highprecision;accelerometer0引言路组成,信号处理电路包括信号放大电路、V/F变换
5、电路、在传感器、智能仪表和一些自动化测试系统中,往往需电平调整电路、输出接口,其原理构成框图如图1所示。要对一些模拟信号进行数字化,并且,还要根据具体要求选择相应的转换速度和转换精度。但是,由于设计和制造时的一些固有的特点,许多专用的A/D转换器其转换的速率[1]和精度都是固定的,或者说可调的范围很小。为了克服图1加速度传感器信号处理电路结构示意图这一缺点,本文采用了一种V/F变换芯片AD650来设计了Fig1Structurediagramofsignalprocessingcircuitof一种电压/频率变换器,该设计不需要通过软件设计,仅仅accel
6、erometer通过硬件的调整就可以实现不同转换精度和转换速度的在加速度传感器的设计当中,对于加速度传感器敏感A/D变换,并且,转换结果具有稳定性好、非线性低、电路头的选取是传感器性能参数的关键之一。本文选取一个石设计和调试简单等优点。实验证明:此电路设计取得了相英挠性梁式硅微机械加速度传感器,通过将MEMS敏感头当高的精度,通过适当的电路设计与调试,可以获得与相应的型号调理电路及温度补偿电路的集成,以具有高-4的精度及小的温度系数。4.92×10的非线性度和小于0.01Hz/min的零偏稳定性,传感器的输出电压灵敏度为47.8mV/gn,为了调节输在-4
7、0～60℃的范围内,传感器的热灵敏度漂移能够达到出灵敏度以及零位,并需要在进行V/F变换之前进行信号0.0037Hz/℃,具有很高的应用价值。的放大与滤波。传感器的电压放大采用的是INA114,1电路设计INA114是一种高精度仪表放大器,其电压放大倍数最大可加速度传感器由高精度传感器敏感头及其后续变换电以达到1000倍。收稿日期:2005-01-223基金项目:国家自然科学基金资助项目(60104005);山西省自然科学基金资助项目(20041051)第7期唐军等:高精度加速度传感器信号处理电路的设计53V/F变换电路以AD650为核心,AD650是单片
8、V/F,通电一次,待输出稳定后记录下输出频率,连续5次进行观F/V
