压力传感器的偏移和增益误差

许多压力传感器使用微机电系统(MEMS)该技术由惠斯顿电桥结构连接的四个压敏电阻组成。当这些传感器上没有压力时，桥中的所有电阻值都是相等的。当外力应用于电桥时，两个相向电阻的电阻值会增加，而另外两个电阻的电阻值会减少，增加和减少的电阻值相等。
压力传感器
可惜事情没那么简单，因为传感器有偏移和增益误差。偏差误差是指传感器无压力时的输出；增益误差是指传感器输出对传感器外力的敏感性。典型传感器的激励电压一般为5V，具有2mV/V标称满刻度输出。这意味着激励电压为5V当标称满刻度输出为：2mV/V × 5V = 10mV，偏移电压可能是0.2mV，或满刻度的2%；最小和最大满刻度输出电压可能是5mV和15mV，或标称满刻度±50%。
假设两个电阻串联形成电阻串，因为是等值电阻，两个电阻之间的节点电压是电阻串电压的一半。若一个电阻值增加1%，另一个电阻降低1%，则两个电阻节点的电压将变化1%。如果两个电阻串并联，如图1所示，左下电阻和右上电阻减少1%，另外两个电阻增加1%，两个中点之间的电压将从零差变为2%。这种两个并行分支的配置叫惠斯顿桥。
如果不了解传感器输出电压和压力之间的偏移和真实关系，只能粗略估计压力传感器上施加的压力。这意味着需要采样校准来获得更好的精度。幸运的是，随着时间的推移，给定压力传感器的偏移和满刻度误差相当稳定。因此，一旦校准了压力传感器，精度要求可以在压力传感器的生命周期内满足。当然，在每次上电时通常需要再次校准系统。
基本信号调节电路由仪表放大器和模数转换器组成(ADC)组成。仪表放大器将传感器的小输出电压放大到合适的位置ADC电平，然后由ADC将放大的传感器输出电压转换为数字，然后交给控制器或DSP处理。仪表放大器可用于避免桥梁过载，这会改变传感器的输出电压值。
在放大器输入端可以看到传感器的满刻度输出是最大输入。当传感器输出处于满刻度时，ADC输入应接近其满刻度值，通常为ADC的参考电压VREF。