恒流驱动下的压力传感器电路设计与优化

压力传感器一般都使用电阻桥输出。需要在桥的两端加上激励，从另外两端输出。使用应变片电阻作为敏感元件。

电阻桥有4电阻，2电阻和单电阻的三种。激励方式可以是恒压或恒流。

当受力时，电阻的变化规律。

使用恒压或恒流驱动。输出VP-VN分别为

当传感器使用4个电阻时，使用恒压或恒流驱动结果没有区别。使用2个电阻时，恒流驱动仍保持线性。恒压驱动的线性度会受到ΔR的影响。

对于只有1个电阻的传感器，分别仿真导出数据。对数据做直线拟合，并对比残差，发现使用恒流驱动时的线性度好于恒压驱动。理论上，恒流比恒压性能好一倍。

设计一个使用TL431的恒流驱动器，为方便连接后级的放大器，恒流源采用源出的方式，传感器可以接地。图中R2~R5表示压力传感器的电阻桥。使用Q1 Q2两个PNP三极管连接成电流镜电路。当电路上电工作时，U1的A，K级将调速电压到2.5V，这个电压近似等于R8两端的电压，因而Q2 的发射极电流Ie 为2.5/2= 1.25mA，Ie近似等于Ic，所以传感器的激励电流也是1.25mA。

从计算的结果看，即便供电电源不稳定，图中的直流18V输出叠加了2Vrms值的交流干扰。激励电流依然稳定，输出也基本稳定。

模拟使用1个应变片的压力传感器，可以看出输出随电阻基本线性变化。

审核编辑：黄飞