УДК 681.586.32 СОЛОВЬЕВА Г.П.,УМАНЦЕВ А.В, ШЕЛЕПИН Н.А.

ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ИНТЕГРАЛЬНОГО
ТЕНЗОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ БАЛОЧНОГО ТИПА

ГУ НПК Технологический центр МИЭТ,
124498, г. Москва, г. Зеленоград, проезд 4806, д.5.

Создание многофункциональных преобразователей физических
величин, интегрированных на одном кристалле со схемами формирования
и обработки сигнала, проводится такими зарубежными фирмами, как
Motorolla, ICSensors, WIKA и др. Исследования и разработка
многофункциональных преобразователей физических величин позволят
создать ряд новых модификаций кристаллов и датчиков давления, силы,
ускорений с уменьшенными габаритными размерами и себестоимостью по
сравнению с традиционными датчиками.
В ГУ НПК Технологический центр МИЭТ разработан
малогабаритный акселерометр на основе тензорезистивного эффекта с
низким уровнем шумов, заданной амплитудно-частотной характеристикой
и малой потребляемой мощностью. Конструкция разработанного
интегрального тензорезистивного акселерометра (ИТА) основана на базе
кристалла балочного тензопреобразователя ТКБ-5 [1].
В ИТА диффузионные тензорезисторы соединены по схеме
разомкнутого моста, который позволяет производить балансировку нуля и
термокомпенсацию ухода нуля с помощью внешних цепей, подключаемых
к токовым контактам моста. Кроме того, на тензорезистивный мост
напряжение
поступает
от
специального
интегрального
термочувствительного стабилизатора напряжения. Скорость роста
напряжения на выходе этого стабилизатора выбирается такой, чтобы
скомпенсировать падение чувствительности тензомоста при увеличении
температуры. Точная подстройка скорости роста напряжения питания
тензомоста осуществляется внешним резистором, подключенным к
термочувствительному стабилизатору через дополнительные контакты.
С выхода тензомоста парафазный сигнал поступает на входы
дифференциального усилителя, который формирует усиленный сигнал
относительно постоянного потенциала, служащего "виртуальной землей".
Специальный каскад формирователя "виртуальной земли" позволяет, в
случае необходимости, подстраивать этот потенциал с помощью внешнего
резистора, подключаемого к входному контакту "виртуальной земли". При
отсутствии внешнего резистора потенциал "виртуальной земли"
становится равным половине напряжения питания. Коэффициент усиления

всего дифференциального усилителя определяется общей резистивной
обратной связью. Вспомогательные выводы от этой цепи обратной связи
позволяют подстраивать общий коэффициент усиления в широких
пределах путём подключения между ними внешнего регулировочного
резистора. При отсутствии этого резистора расчетный коэффициент
усиления дифференциального усилителя минимален и равен 20.
В результате исследования характеристик экспериментальных
образцов кристаллов ИТА (рисунок 1), с помощью макета испытательного
стенда было установлено, что коэффициент усиления дифференциального
усилителя
равен 17÷20, а
коэффициент
стабилизации
термочувствительного стабилизатора составляет 50÷300.







Рисунок 1 - Фотоснимок внешнего вида кристалла ИТА.

Список использованных источников
1. В.Н.Зимин,
Н.З.Салахов.
Серия
интегральных
балочных
тензопреобразователей. Сборник научных трудов. Под редакцией
Ю.А.Чаплыгина. Разработка и исследование микроэлектронных
кремниевых датчиков и элементов памяти СБИС ДОЗУ.