數(shù)字測量芯片PS081在太陽能衡器和高精度數(shù)字傳感器中的應(yīng)用

　　2.2 PICOSTRAIN測量原理：

　　根據(jù)TDC的這種測量原理，德國acam公司將這種原理應(yīng)用到了電阻應(yīng)變的測量上，獲得了非常好的效果，這種TDC和應(yīng)變傳感器測量的結(jié)合就是PICOSTRAIN測量原理。下圖為PICOSTRAIN測量原理圖：

　　應(yīng)變測量本身是通過測量放電時間來間接體現(xiàn)的。放電時間是測量應(yīng)變電阻通過一個放電電容Cload放電來獲得。正相變化和反向變化的應(yīng)變電阻的放電時間都會被進行測量。兩個放電時間的比值則會反映應(yīng)變電阻的變化信息。時間測量是通過高精度內(nèi)部時間單

　　元TDC來完成的，最高可以獲得15ps的測量精度。(通過平均可以達到0.5ps)。

　　在PICOSTRAIN 的測量原理中額外的專利電路和數(shù)學(xué)算法對于誤差源如Rdson和比較器的傳播延遲進行了補償，結(jié)果的精度是非常高的， 幾乎沒有增益誤差和溫度的影響。 由于這種補償我們定義了一次測量結(jié)果由8次充電放電構(gòu)成。 根據(jù)測量原理，PICOSTRAIN并不需要全橋模式，半橋式測量就已經(jīng)足夠。 半橋的供電直接通過PICOSTRAIN的電路供電，不需要額外給應(yīng)變電阻供電， 而且參考電壓也不要求。 而通過脈沖驅(qū)動的方式PICOSTRAIN系統(tǒng)可以很容易的控制通過整個系統(tǒng)的電流，更重要的是相比數(shù)模轉(zhuǎn)換器而言它極大限度的減少了整個系統(tǒng)的電流消耗，從而可以實現(xiàn)了超低功耗的設(shè)計!

　　3、PICOSTRAIN革新的溫度補償方法

　　PICOSTRAIN測量原理的基本就是通過傳感器電阻對一個電容(Cload)進行放電，然后記錄放電的時間。將傳感器鏈接成兩個半橋，另外Rspan電阻連接到中間的一個半橋上，組成我們所稱的PICOSTRAIN全橋連接。可以想象對于每個半橋的應(yīng)變電阻進行放電，芯片內(nèi)部就可以計算出當包括Rspan電阻的路徑時間，通過這個時間就可以將Rspan電阻的時間變化計算出來，通過這個計算就可以很容易的獲得Rspan的調(diào)整系數(shù)，通過和PS081芯片內(nèi)部的增益補償寄存器TKGain配合就可以很容易的實現(xiàn)溫度補償。

　　為了調(diào)整增益和零點偏移，需要僅一次的溫度試驗來找出相應(yīng)的系數(shù)，由于無需進行手動調(diào)整，整個調(diào)整過程可以在最終生產(chǎn)好傳感器之后進行，調(diào)整的過程需要很少的時間，卻可以非常的精確!參見下圖：