MEMS硅压阻式汽车压力传感器分析

MEMS硅压阻式汽车压力传感器分析

　　则

　　理想状态下若：

　　但是在汽车应用环境中温度的影响很大，所以必需采用补偿技术。图5为一组实测得的未补偿过的传感器的宽温度范围温度压力曲线图。显而易见，在汽车常用的工作温区，温度引入的读出误差达到了10%左右，这显然是不允许的。传统的补偿方法是在桥臂上串并联电阻法补偿，为提升工作效率采用激光修调预先制作在陶瓷基板上的厚膜电阻网络的办法来实现。但是此法有很多的缺点和局限性，并且宽温度区的补偿后精度也仅为2%～3%，达不到汽车测压的要求。

　　图5 宽温度范围下压力信号输出曲线

　　通过采用数字化的信号处理将传感器的微弱信号转化为标准电压信号，并且植入模型算法将输出的标准信号补偿到一定的精度范围内，是当代最新的传感器信号调理技术。

　　信号处理链路框图，图6所示

　　图6信号处理链路框图

　　在温度传感器的辅助作用下通过信号转换开关分时读取压力与温度的数值，通过可编程增益放大器将微弱信号放大，再经过ADC量化传感器的信号进入数字处理器计算当前温度和压力下的补偿后压力输出给数模转换DAC输出模拟信号。而温度补偿则可以通过通讯接口将参数写入EEPROM供数字处理器计算时调用。如此多的功能部件均可集成制作在一块单一芯片上，使得ASIC电路很容易和MEMS技术制作的压力敏感芯片封装在一个小巧的壳体中。

　　在宽温度范围内实测校准后的传感器有效抑制了温度变化对其产生的影响。如图7所示的多只标准信号输出的传感器宽温度校准数据曲线：不难看出，在宽温度工作环境下采用此法校准的传感器的读出温度误差约为1%一2%FS，达到宽温度的高精度测量要求，且通过多通道的通讯接口进行校准的方法与批量制造技术兼容，实现制造车用传感器的高性价比的要求。

　　图7多传感器宽温度校准数据曲线

3、综合封装与结论

　　将传感器与信号调理电路板封装在一个直径23mm高27.5mm的不锈钢金属壳体内并且在传感器的一端使用接插件的方式作为信号连接，方便测试及维护。总体封装后如图8所示。

　　图8总体封装外观图

　　该MEMS硅压阻汽车压力传感器在MEMS技术、封装技术与信息技术的结合下成为一个具备高性价比的实用化产品。是当代先进技术的结合，值得重视其发展。