压传感器原理与电路设计 · 课程目录

01压力传感器概述

定义、分类（压阻/电容/压电/谐振）、性能指标（量程/精度/灵敏度/线性度/迟滞/重复性/温漂）、应用领域

02压阻式传感器原理

压阻效应、单晶/多晶硅特性、惠斯通电桥、半桥与全桥、灵敏度与温度补偿

03压阻式传感器设计

芯片结构（膜片/电阻条）、版图、封装（DIP/SOP/TO）、典型参数计算

04压阻式传感器信号调理

恒压/恒流源、仪表放大器INA、三运放电路、共模抑制比CMRR分析

05压阻式传感器温度补偿

温度影响、硬件补偿（电阻/热敏网络）、软件算法（查表/多项式/神经网络）、数字补偿

06电容式传感器原理

平行板电容、变极距/变面积/变介电常数、C-V转换、开关电容电路

07电容式传感器设计

敏感膜片（硅/陶瓷/不锈钢）、检测芯片（CAV424/MS3110/PCAP01）、寄生电容消除

08电容式传感器信号调理

交流电桥、谐振法、充放电法、Σ-Δ调制、数字转换器CDC选型

09电容式传感器温度与湿度影响

介电常数温漂、湿度绝缘、密封防护、补偿策略

10压电式传感器原理

正/逆压电效应、石英/PZT/PVDF、压电方程、电荷/电压灵敏度

11压电式传感器设计

电荷放大器、电压 vs 电荷放大器、低频响应、电缆泄漏

12压电式传感器应用

动态压力（爆炸/发动机）、加速度计、超声波、能量收集

13谐振式传感器原理

谐振频率与压力、MEMS谐振器、锁相环/自激振荡检测

14谐振式传感器设计

悬臂梁/双端固定梁/圆盘、激励检测（静电/压电/电磁）、Q值优化

15谐振式传感器信号调理

PLL频率跟踪、F-V/F-D转换、温度补偿

16MEMS压力传感器工艺

光刻、薄膜沉积(LPCVD/PECVD)、干/湿法刻蚀、键合、牺牲层释放

17MEMS压力传感器封装

晶圆级WLP、陶瓷/金属/塑料封装、应力隔离、气密封装

18压力传感器校准

静态/动态校准、活塞式/数字控制器、曲线拟合、不确定度

19压力传感器接口电路

4-20mA、0-5V/0-10V、I2C/SPI、无线(蓝牙/LoRa)

20压力传感器低功耗设计

间歇工作、低功耗ADC、电源管理、能量采集

21压力传感器噪声分析

热噪声、1/f噪声、散粒噪声、噪声系数、低噪声设计

22压力传感器可靠性设计

过压/反向保护、EMC(ESD/EFT/浪涌)、环境适应性

🛡️ 可靠性

23压力传感器故障诊断

常见故障（零点漂移/灵敏度下降）、故障树FTA、自检电路

24压力传感器选型指南

量程/精度/输出/介质兼容性/环境/成本

25汽车中的压力传感器

MAP、TPMS、制动压力、燃油压力传感器

26工业中的压力传感器

过程控制(差压)、液位、流量(皮托管)、液压监测

27医疗中的压力传感器

血压(有创/无创)、呼吸机、输液泵、眼压测量

28消费电子中的压力传感器

高度计(气压计)、防水深度、触觉反馈、可穿戴

📱 消费电子

29压力传感器前沿技术

柔性、无线无源、光学、石墨烯压力传感器

30压力传感器系统设计实例

0-10bar / 0.5% / 4-20mA 变送器：选型、电路、软件、校准