1、b,1,基于運放的AD輸入信號調理電路設計,b,2,一.電流/電壓轉換電路設計,1. AD592 特性分析,T(),T=0,T=100,i(uA),i1=273uA,i2=373uA,i2-i1=100uA,1uA/,AD592,電流表,b,3,2. 變送器特性分析,T=0,T=100,vo=0V,vo=5V,T(),5V/100 = 0.05V/,V0 (V),b,4,3. 電流電壓轉換電路方案, 電阻取樣電路,T = 0,T = 100,R=1K,+,-,T(),i = 273uA,i = 373uA,vi,Vi=0.273V,Vi=0.373V,i,Vi(V),b,5, 運算放大器電流電

2、壓轉換電路,R,V1,V2,R,i2,i1,i0,V0,i1=0,i2=i0-i1=i0,V1=V2=0,Vo=Ri0,i0=0,Vo=Ri0=0V,i0=100uA,Vo=Ri0=5V,R=50K,T = 0,i0 = 273uA,Vo=13.65V,T = 100,i0 = 373uA,Vo=18.65V,i(uA),V0 (V),b,6,二.放大與平移電路設計,1.運算放大器電流電壓轉換電路的平移方案, AD592的恒流補償電路,T = 0,T = 100,i1 = 273uA,i1 = 373uA,i2 = 273uA,i2 = 273uA,i = 0uA,i = 100uA,i1,i

3、2,i,AD592,273uA恒流源,T(),i(uA),b,7, 平移后的電流電壓轉換電路特性,i1,i2,i,R1,50K,R,V1,V2,i2= +V/R1 = 273uA,V1=V2=0,Vo=50(i1- 273)10-3,i = i1- i2=i1- 273uA,V0,i1 = 273uA(0),i1 = 373uA (100),Vo=0V,Vo=5V,i(uA),V0 (V),b,8,2.電阻取樣電路的平移方案, 電阻取樣恒壓補償電路,R=1K,+,-,T(),vR,Vi(V),i,vs,T = 0,T = 100,VR = 0.273V,VR = 0.373V,Vi=VR+VS

4、=0V,Vi=VR+VS=0.1V,Vs= -0.273V,vi,b,9, 用同相比例放大電路實現設計要求,1K,0.273V,AD592,vi,V0,R1,Rf,v1,V0 (V),Vi(V),V1= Vi ,Vo= V1(1 + Rf /R1),V1= 0V,解得：Rf /R1=49,T = 0,T = 100,Vo= V1(1 + Rf /R1)=0V,V1= 0.1V,Vo= 0.1(1 + Rf /R1)=5V,b,10,3.反相加法電路實現的平移方案, 運算放大器實現的反相放大電路,i1,i2,i,R1,Rf,R,V1,V2,V0,Vi,i1=0,i2=i - i1= i,V1=V

5、2=0,i=Vi/R1,i0=0,Vo= -Rfi = -ViRf/R1,Vi = 0.1V,Vo= -ViRf/R1= -5V,Rf/R1= 50,Vi=0.273V,Vo= -13.65V,T = 0,T = 100,Vi=0.373V,Vo= -18.65V,V0 (V),Vi(V),b,11, 運算放大器平移電路方案,i1,i2,i,R1,Rf,R,V1,V2,V0,Vi,i1=0,i2= i + is - i1= i + is,i2= Vi/R1+ Vs/R2,R2,Vs,is,若 R1=R2,i2= (Vi+ Vs)/R1,Vo= -Rfi2 = -(Vi+Vs)Rf/R1 = -

6、(Vi+Vs) 50,Vs = -Vi0= -0.273V,Vi=0.273V,Vo= -050=0V,T = 0,T = 100,Vi=0.373V,Vo= -0.150= -5V,V0 (V),Vi(V),b,12,七.信號調理電路設計,AD592+,AD592-,V0,1. 恒流補償原理變送器電路, 電路原理圖,b,13, 電路參數計算,穩(wěn)壓電路 為恒壓補償電路提供穩(wěn)定的電壓,穩(wěn)壓二極管 D1 工作電流取 3mA,限流電阻,R1 取 1K,恒壓補償電路 提供 273uA 恒定補償電流,限流電阻,R2 取 30K，VR1 取 5K,增益控制電路 控制輸出滿度電壓為 5V,電阻,滿度輸入電流

7、為,R4 取 47K，VR2 取 10K,b,14,2. 恒壓補償原理變送器電路,AD592+,AD592-,V0, 電路原理圖,b,15, 電路參數計算,穩(wěn)壓電路 為恒流補償電路提供穩(wěn)定的電壓,穩(wěn)壓二極管 D1 工作電流取 3mA,限流電阻,R1 取 3K,恒壓補償電路 提供 3.3V 恒定壓降,電阻,R2 取 10K，VR1 取 5K,增益控制電路 控制輸出滿度電壓為 5V,電阻,滿度輸入電壓為,R4 取 39K，VR2 取 5K,b,16,3.反相加法平移原理變送器電路,AD592+,AD592-,V0, 電路原理圖,b,17, 電路參數計算,平移電路 抵消 0 取樣電壓,電阻,R4 取

8、 10K，VR1 取 5K,增益控制電路 控制輸出滿度電壓為 5V,電阻,滿度輸入電壓為,R5 取 47K，VR2 取 10K,穩(wěn)壓電路 為恒流補償電路提供穩(wěn)定的電壓,穩(wěn)壓二極管 D1 工作電流取 3mA,限流電阻,R3 取 3K,b,18,1. 滑動變阻器的使用,2. 穩(wěn)壓二極管的使用,三.設計注意事項,電路中電阻的阻值需要調整的可以使用滑動變阻器。使用中滑動變阻器應串接電阻，使滑動變阻器單位旋轉角度的阻值變化盡量小，以保證調整更精確，并減小各種因素對阻值穩(wěn)定的影響。,為了獲得穩(wěn)定的電壓，可以利用穩(wěn)壓二級管的反向擊穿特性設計穩(wěn)壓電路。使用中應注意穩(wěn)壓二極管只有通過一定的電流的情況下，才能獲得

9、穩(wěn)定的電壓，應正確計算限流電阻的阻值。,b,19,3. 電路干擾的抑制,4. 模擬/數字電源的區(qū)分使用,5. 限幅電路設計注意,可以在直流放大電路的負反饋電阻上并接電容來降低交流增益抑制噪聲。但是電容不宜太大，否則會延長放大器對于被測信號的響應時間。,模擬電路與數字電路的電源盡量分開，否則會產生不良耦合，干擾模擬測量電路的正常工作。,限幅電路由限幅二極管和限流電阻組成，用于保護后級電路。限流電阻不可以沒有，也不可以太大，否則會造成信號衰減，影響測量精度。,b,20,四.標定原理與標定方法,1.通過標定解決的問題,使 的過程稱為調“零”,使 的過程稱為調“滿度”,T = 0,T = 100,T(

10、),V0 (V),b,21,2.恒流補償變送器標定原理與標定方法,V0 (V),V0, 恒流補償變送器電路調“零”原理,解決方法：調整VR1，改變 is使 V0= 0 -調“零”,i0,i,R,is,R,i1,i2,T(),T = 0，i0 或理想運放條件不成立，導致 V00,b,22, 恒流補償變送器電路調“滿度”原理,V0 (V),V0,T(),解決方法：調整VR2，改變 i2 在VR2上的壓降，使 V0= 5V -調“滿度”,T = 100，i2= i100 - is=100uA，多種原因導致 V05V,i2,R,R,i100,i,is,i1,b,23,AD592+,AD592-,V0,

11、 恒流補償變送器電路標定方法,設置T = 0，調整VR1阻值，改變補償電流，使V0=0V,設置T = 100，改變IV轉換電阻VR2阻值，使V0=5V,以上操作重復23遍，標定工作完成。,is,b,24,3.恒壓補償變送器標定原理與方法, 恒壓補償變送器電路調“零”原理,T(),i0,Es,V0 (V),V0,解決方法：調整VR1，改變 i0 在VR1上的壓降 ，使Vi 發(fā)生變化，并且使V0= 0 - 調“零”,T = 0，Vi0 或其他原因，導致 V00,Vi,b,25, 恒壓補償變送器電路調“滿度”原理,T(),V0 (V),解決方法：調整VR2，改變 放大器增益，使 V0= 5V -調“

12、滿度”,T = 100，多種原因導致 V05V,V0,i100,Es,Vi,b,26,AD592+,AD592-,V0, 恒壓補償變送器電路標定方法,設置T = 0，調整VR1阻值，改變取樣電壓，使V0=0V,設置T = 100，調整VR2阻值，改變放大器增益，使V0=5V,以上操作重復23遍，標定工作完成。,b,27,4.加法平移變送器標定原理, 加法平移變送器電路調“零”原理,T(),V0 (V),Es,解決方法：調整VR1，改變 is ，使V0= 0 - 調“零”,T = 0， is i10 或其他原因，導致 V00,V0,i0,Vi,is,i1,b,28, 加法平移變送器電路調“滿度”原理,T(),V0 (V