Мікроелектронний вимірювач тиску з частотним виходом

Мікроелектронний вимірювач тиску з частотним виходом, що містить джерело постійної напруги, польовий транзистор, резистор і ємність, який відрізняє ться тим, що в нього додатково введені тензорезистивний міст на напівпровідниковій мембрані з чотирьох тензорезисторів, два біполярні транзистори, друга ємність і шість резисторів, причому перший вивід першого тензорезистора з'єднаний з першим виводом другого тензорезистора, другий вивід др угого тензорезистора з'єднаний з першим виводом третього тензорезистора, другий вивід третього тензорезистора з'єднаний з першим виводом четвертого тензорезистора, а другий вивід четвертого тензорезистора з'єднаний з другим виводом першого тензорезистора, при цьому перший вивід першого тензорезистора підключений до другого виводу третього резистора і першого 2 UA 1 Винахід належить до області контрольновимірювальної техніки і може бути використаний як датчик тиску в різноманітних пристроях автоматичного керування. Відомий пристрій для виміру тиску, який складається з напівпровідникової пластини, частину якої витравлено до утворення тонкої мембрани. На мембрані виконані чотири однотипні тензорезистори, які утворюють міст, при цьому 3 84887 4 два резистори з'єднані так, що при прогині мемтора, а перший затвор польового транзистора брани їх опір зростає, а у інших дво х резисторів з'єднаний із стоком польового транзистора, до зменшується. Ви хідна напруга в цьому випадку якого підключена перша вихідна клема, перший пропорційна тиску, але її величина 0,1 В недовивід п'ятого резистора, перший вивід першої статня для подальшої обробки сигналу, тому її ємності та емітер другого біполярного транзистопотрібно підсилити приблизно до 1 В. Таке підсира, причому підкладка польового транзистора лення виконується за допомогою операційних з'єднана з витоком, а виток польового транзистопідсилювачів [див. Г.Виглеб. Датчики. - М.: Мир, ра з'єднаний з емітером першого біполярного 1989. С.62 – 71]. транзистора, а база першого біполярного транзиНедоліком такого пристрою є мала чутливість стора підключена до другого виводу п'ятого резиі точність виміру тиску, що визначається механічстора і першого виводу шостого резистора, приними властивостями тонкої мембрани. чому другий вивід першої ємності підключений до За прототип обрано пристрій для виміру тисбази другого біполярного транзистора і першого ку - електростатичний мікрофон [див. Авторське виводу сьомого резистора, а другий вивід сьомосвідоцтво СРСР №1670807, кл Н04R19/04, Бюл. го резистора підключений до колектора другого №30]. біполярного транзистора, першого виводу другої Пристрій складається з двох чутливи х до тисємності і першого полюса джерела постійної наку ємностей, джерела постійної напруги, дво х пруги. польових транзисторів, резистора і ємності. Зміна Використання запропонованого пристрою тиску приводить до зміни величини ємності, яка в для вимірювання тиску суттєво підвищує чутлисвою чергу змінює вихідну напругу пристрою. вість і точність вимірювання інформативного паНедоліком такого пристрою є мала чутливість раметру за рахунок виконання ємнісного елемені точність виміру тиску, що визначається невелита коливального контуру у вигляді біполярного і кою зміною струму при значних тисках. польового транзисторів, а індуктивного елемента В основу винаходу поставлена задача ствоколивального контуру у вигляді другого біполяррення мікроелектронного вимірювача тиску, в ного транзистора з послідовним колом з ємності і якому за рахунок введення нових блоків і зв'язків резистора. Зміна тиску приводить до зміни опорів між ними досягається перетворення тиску у частензорезисторів у різних плечах тензорезистивтоту, що приводить до підвищення чутливості і ного мосту, що приводить до пропорційної до точності виміру тиску. тиску зміни напруги, яка у свою чергу змінює ємПоставлена задача вирішується тим, що в ність коливального контур у, а це викликає ефекпристрій який містить джерело постійної напруги, тивну зміну резонансної частоти, при цьому можпольовий транзистор, резистор і ємність, введено лива лінеаризація функції перетворення шляхом тензо-резистивний міст на напівпровідниковій вибору величини постійної напруги живлення. мембрані, яка містить чотири тензо-резистора, На кресленні подано схему мікроелектроннодва біполярних транзистора, другу ємність і шість го вимірювача тиску з частотним виходом. Прирезисторів, що дало змогу замінити перетворенстрій містить тензорезистивний міст з чотирьох нятиску у напругу у відомому пристрої на перетензорезисторів 1-4, які розташовані на мембрані творення тиску в частоту у запропонованому, на яку діє тиск, резисторів 5-12, які забезпечують причому перший вивід першого тензорезистора живлення з постійної напруги, послідовного кола з'єднаний з першим виводом другого тензорезисз ємності 13 і резистора 15, ємності 16, підключетора, а другий вивід другого тензорезистора з'єдної паралельно джерелу постійної напруги 17. наний з першим виводом третього тензорезистоВихід пристрою утворений стоком польового трара, а другий вивід третього тензорезистора нзистора 9 і загальною шиною. з'єднаний з першим виводом четвертого тензореМікроелектронний вимірювач тиску з частотзистора, а другий вивід четвертого тензорезистоним виходом працює таким чином. ра з'єднаний з другим виводом першого тензореВ початковий момент часу тиск не діє на зистора, причому перший вивід першого мембрану, на якій розташований тензочутливий тензорезистора підключений до другого виводу міст з чотирьох тензорезисторів 1-4. Через резистретього резистора і першого виводу четвертого тори 5, 6, 7, 8, 11 та 12 здійснюється електричний резистора, другий вивід другого тензорезистора режим живлення пристрою від джерела постійної підключений до першого виводу першого резиснапруги 17. Електричне коло з ємності 13 і резистора, колектора першого біполярного транзистотора 15 разом з біполярним транзистором 14 ра, другого виводу першої ємності і першого поутворює індуктивний елемент коливального конлюса джерела постійної напруги, другий вивід туру вимірювача тиску. Ємність 16 запобігає протретього тензорезистора підключений до другого ходженню змінного струму через джерело постійвиводу др угого резистора і першого виводу треної напруги 17. Підвищення напруги джерела тього резистора, а другий вивід четвертого тенпостійної напруги 17 до величини, коли на електзорезистора підключений до загальної шини, до родах стоку польового транзистора 9 і колектору якої підключені другий вивід четвертого резистобіполярного транзистора 10 виникає від'ємний ра, колектор першого біполярного транзистора, опір, який приводить до виникнення електричних друга ви хідна клема, другий вивід другої ємності, коливань в контурі, який утворений паралельним другий полюс джерела постійної напруги, причовключенням повного опору з ємнісним характему другий вивід п'ятого резистора з'єднаний із ром на електродах стік-колектор польового транпершим виводом шостого резистора, який підзистора 9 і біполярного транзистора 10 та повним ключений до другого затвору польового транзисопором з індуктивним характером на електродах 5 84887 6 емітер-колектор біполярного транзистора 14. При опору на електродах стік-колектор польового наступній дії тиску на мембрану тензочутливого транзистора 9 і біполярного транзистора 10, а це моста, який містить тензорезистори 1-4, змінювикликає зміну резонансної частоти коливального ється вихідна напруга з плечей тензорезистивноконтуру. го моста, яка змінює ємнісну складову повного Комп’ютерна в ерстка В. Мацело Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601