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1、基于运放的AD输入信号调理电路设计,一.电流/电压转换电路设计,1.AD592 特性分析,T(),T=0,T=100,i(uA),i1=273uA,i2=373uA,i2-i1=100uA,1uA/,AD592,电流表,2.变送器特性分析,T=0,T=100,vo=0V,vo=5V,T(),5V/100=0.05V/,V0(V),3.电流电压转换电路方案,电阻取样电路,T=0,T=100,R=1K,+,-,T(),i=273uA,i=373uA,vi,Vi=0.273V,Vi=0.373V,i,Vi(V),运算放大器电流电压转换电路,R,V1,V2,R,i2,i1,i0,V0,i1=0,i2=
2、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),二.放大与平移电路设计,1.运算放大器电流电压转换电路的平移方案,AD592的恒流补偿电路,T=0,T=100,i1=273uA,i1=373uA,i2=273uA,i2=273uA,i=0uA,i=100uA,i1,i2,i,AD592,273uA恒流源,T(),i(uA),平移后的电流电压转换电路特性,i1,i2,i,R1,50K,R,V1,V2
3、,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),2.电阻取样电路的平移方案,电阻取样恒压补偿电路,R=1K,+,-,T(),vR,Vi(V),i,vs,T=0,T=100,VR=0.273V,VR=0.373V,Vi=VR+VS=0V,Vi=VR+VS=0.1V,Vs=-0.273V,vi,用同相比例放大电路实现设计要求,1K,0.273V,AD592,vi,V0,R1,Rf,v1,V0(V),Vi(V),V1=Vi,V
4、o=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,3.反相加法电路实现的平移方案,运算放大器实现的反相放大电路,i1,i2,i,R1,Rf,R,V1,V2,V0,Vi,i1=0,i2=i-i1=i,V1=V2=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),运算放大
5、器平移电路方案,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=-(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),七.信号调理电路设计,AD592+,AD592-,V0,1.恒流补偿原理变送器电路,电路原理图,电路参数计算,稳压电路 为恒压补偿电路提供稳定的电压,稳压二极管
6、 D1 工作电流取 3mA,限流电阻,R1 取 1K,恒压补偿电路 提供 273uA 恒定补偿电流,限流电阻,R2 取 30K，VR1 取 5K,增益控制电路 控制输出满度电压为 5V,电阻,满度输入电流为,R4 取 47K，VR2 取 10K,2.恒压补偿原理变送器电路,AD592+,AD592-,V0,电路原理图,电路参数计算,稳压电路 为恒流补偿电路提供稳定的电压,稳压二极管 D1 工作电流取 3mA,限流电阻,R1 取 3K,恒压补偿电路 提供 3.3V 恒定压降,电阻,R2 取 10K，VR1 取 5K,增益控制电路 控制输出满度电压为 5V,电阻,满度输入电压为,R4 取 39K，
7、VR2 取 5K,3.反相加法平移原理变送器电路,AD592+,AD592-,V0,电路原理图,电路参数计算,平移电路 抵消 0 取样电压,电阻,R4 取 10K，VR1 取 5K,增益控制电路 控制输出满度电压为 5V,电阻,满度输入电压为,R5 取 47K，VR2 取 10K,稳压电路 为恒流补偿电路提供稳定的电压,稳压二极管 D1 工作电流取 3mA,限流电阻,R3 取 3K,1.滑动变阻器的使用,2.稳压二极管的使用,三.设计注意事项,电路中电阻的阻值需要调整的可以使用滑动变阻器。使用中滑动变阻器应串接电阻，使滑动变阻器单位旋转角度的阻值变化尽量小，以保证调整更精确，并减小各种因素对阻
8、值稳定的影响。,为了获得稳定的电压，可以利用稳压二级管的反向击穿特性设计稳压电路。使用中应注意稳压二极管只有通过一定的电流的情况下，才能获得稳定的电压，应正确计算限流电阻的阻值。,3.电路干扰的抑制,4.模拟/数字电源的区分使用,5.限幅电路设计注意,可以在直流放大电路的负反馈电阻上并接电容来降低交流增益抑制噪声。但是电容不宜太大，否则会延长放大器对于被测信号的响应时间。,模拟电路与数字电路的电源尽量分开，否则会产生不良耦合，干扰模拟测量电路的正常工作。,限幅电路由限幅二极管和限流电阻组成，用于保护后级电路。限流电阻不可以没有，也不可以太大，否则会造成信号衰减，影响测量精度。,四.标定原理与标
9、定方法,1.通过标定解决的问题,使 的过程称为调“零”,使 的过程称为调“满度”,T=0,T=100,T(),V0(V),2.恒流补偿变送器标定原理与标定方法,V0(V),V0,恒流补偿变送器电路调“零”原理,解决方法：调整VR1，改变 is使 V0=0-调“零”,i0,i,R,is,R,i1,i2,T(),T=0，i0 或理想运放条件不成立，导致 V00,恒流补偿变送器电路调“满度”原理,V0(V),V0,T(),解决方法：调整VR2，改变 i2 在VR2上的压降，使 V0=5V-调“满度”,T=100，i2=i100-is=100uA，多种原因导致 V05V,i2,R,R,i100,i,i
10、s,i1,AD592+,AD592-,V0,恒流补偿变送器电路标定方法,设置T=0，调整VR1阻值，改变补偿电流，使V0=0V,设置T=100，改变IV转换电阻VR2阻值，使V0=5V,以上操作重复23遍，标定工作完成。,is,3.恒压补偿变送器标定原理与方法,恒压补偿变送器电路调“零”原理,T(),i0,Es,V0(V),V0,解决方法：调整VR1，改变 i0 在VR1上的压降，使Vi 发生变化，并且使V0=0-调“零”,T=0，Vi0 或其他原因，导致 V00,Vi,恒压补偿变送器电路调“满度”原理,T(),V0(V),解决方法：调整VR2，改变 放大器增益，使 V0=5V-调“满度”,T
11、=100，多种原因导致 V05V,V0,i100,Es,Vi,AD592+,AD592-,V0,恒压补偿变送器电路标定方法,设置T=0，调整VR1阻值，改变取样电压，使V0=0V,设置T=100，调整VR2阻值，改变放大器增益，使V0=5V,以上操作重复23遍，标定工作完成。,4.加法平移变送器标定原理,加法平移变送器电路调“零”原理,T(),V0(V),Es,解决方法：调整VR1，改变 is，使V0=0-调“零”,T=0，is i10 或其他原因，导致 V00,V0,i0,Vi,is,i1,加法平移变送器电路调“满度”原理,T(),V0(V),Es,V0,i100,解决方法：调整VR2，改变 放大器增益，使 V0=5V-调“满度”,T=100，多种原因导致 V05V,AD592+,AD592-,V0,加法平移变送器电路标定方法,设置T=0，调整VR1阻值，改变通过VR1电流，使V0=0V,设置T=100，调整VR2阻值，改变放大器增益，使V0=5V,以上操作重复23遍，标定工作完成。,
