信号放大电路设计
信号放大器的选择是检测系统的重要部分,这里选用仪表放大器INA128,该款芯片是美国BURRBROWN公司生产的低电压高精度通用仪表放大器。具有非常低的
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f偏执电压,最大是50uV,非常低的偏执电压温漂(05uV℃max)和低偏置电流(5
Amax);高共模抑制比120dB,宽工作电压。可以用于电桥放大器、热电偶放大器、医疗类放大器和数据采集。
从传感器到测量方法器需要多路模拟开关,多路模拟开关的配置方式有两种,一种为单端方式,此种方式应用在所有的输入信号相对于公共地测量上,且信号的电平显著大于出现于系统中的共模电压。此时测量放大器共模抑制能力没有发挥,但是系统可以得到最大通道数;另一种方式是差动配置,此种方式应用于各个输入信号有各自独立的参考点位,或者是应用在信号长线传输引起严重的共模干扰时。考虑到温度检测系统信号传输距离较远,并且传感器在变压器的安放位置不同,受到的电磁干扰不同,参考电位不同,这里选用差动配置方式,保持信号传输电路阻抗平衡,并且充分发挥测量放大器的高共模抑制能力。
图22温度检测和放大电路
(2)信号调理电路设计检测信号经过测量放大器后,输出的电压信号变化范围并不是从0开始的,为
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f了充分发挥ADC的转换范围,提高测量精度,有必要把放大器输出的电压通过模
拟加法器进行适当的降低,使送到ADC的电信号从0开始变化。采用的模拟加法
器电路如图23。在图中,四个电阻阻值相同,用Vo1表示测量放大器输出电压,
用Vref1表示固定比较电压,Vo2表示模拟加法器输出电压,三者之间存在等式
Vo2Vo1Vref1
(22)
这里选用运算放大器OP07,构成加法器电路,这是一种高精度集成运算放大
器,这种运算放大器的主要特征是增益和共模抑制比很好(一般为100dB)而其是
调电压和失调电流、温漂以及噪声又很小,广泛的应用于稳定积分、精密加法、比
较、阀值电压检测、微弱信号精密放大等场合,是一种通用性极强的运算放大器。
图23模拟加法器电路示意图
图24使用模拟加法器的信号调理电路
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f224温度检测模块的重要参数确定(1)恒流源输出电流I和电流调节电阻RA
根据公式URI,通过恒流源的输出电流将传感器Pt100的电阻变化转换成电压变化,再传输到测量放大器,从提高抗干扰能力和信噪比角度看,I取值越大越好;另一方面,传感器Pt100流过电流时,传感器要发热,根据WRI2可知,电流越大,发热量越大,传感器自身发会影响测量精度,产生测量误差。从这个角度来说,I取值越小越r