智能縮水率機方案設(shè)計
2. 信號的放大調(diào)整本文引用地址:http://cafeforensic.com/article/160883.htm
鑒這種傳感器為微壓傳感器,輸出為毫伏級,所以用儀表放大器進行放大。
儀表放大器選用美國TI公司的INA128,它是一種低電壓通用型儀表放大器,
其特點如下:
低失調(diào)電壓:50μVmax;
低漂移:0.5μV/℃max;
低輸入漂流:5nA max;
高共模抑制比:120dB min;
寬通帶:200kHz (G=100);
輸入過壓保護:±40V;
寬電源電壓范圍:±2.25~±18V;
低靜態(tài)電流:700μA;
8腳塑料DIP和SO-8封裝。
由于特性優(yōu)良,加之體積小,并可用一個外部電阻方便地從1到10000設(shè)定增益,使得INA128能夠廣泛應(yīng)用于信號采集放大、醫(yī)用儀器及多通道系統(tǒng)等很多領(lǐng)域,可以在低至±2.25V的電源電壓下工作并且靜態(tài)工作電流很小,是便攜式和其它用電池供電系統(tǒng)的理想器件。
A. INA128應(yīng)用注意事項
增益設(shè)定
圖二表示了INA128的基本連接。用一個獨立的外部電阻RG可以獲得的放大倍數(shù)為:G=1+50kΩ/RG。
式中50kΩ為INA128內(nèi)部的兩個放大器反饋電阻之和,它們都經(jīng)過激光校正,具有很高的精度和很小的溫度系數(shù),手冊給定的器件性能已經(jīng)包括了它們的影響。外接電阻的精度及溫度穩(wěn)定性直接影響增益,特別是增益較大時(G≥100),連線及插口的電阻也會對增益帶來附加誤差。也就是說,式中的RG值應(yīng)為外接電阻與連線等雜散電阻的總和。
噪聲干擾
INA128的內(nèi)部噪聲很小,當(dāng)G≥100時,0.1到10Hz的低頻噪聲大約只有0.2μVp-p,這比目前最新的低噪聲斬波放大器還要小很多。為減小外部干擾和電源噪聲的影響,應(yīng)在緊靠電源引腳的地方加接去耦電容器。
另外,輸出電壓是以Ref端為參考點的,一般情況下,Ref應(yīng)該良好接地,以保證放大器良好的共模抑制比。在引腳Ref增加8Ω的串聯(lián)電阻,就會使共模抑制比下降80dB(G=1)。
本例中在Ref端接1.2V基準(zhǔn)是為了配合微壓傳感器SMI5551的輸出范圍以及后級AD轉(zhuǎn)換的輸出范圍。
失調(diào)補償
INA128經(jīng)過激光校正,因此,失調(diào)和溫漂都很小,多數(shù)情況下無需調(diào)整,必要時可對電路進行外部補償。加電壓跟隨器將調(diào)零電路與儀表放大器加以隔離,維持引腳Ref的低阻抗,保證了放大器良好的共模抑制比。電流源可用集成電路(例如REF200),也可用電阻代替。當(dāng)然,用電阻時,電源不穩(wěn)會對輸出產(chǎn)生影響。
輸入端電荷泄放通路
INA128的輸入阻抗很高,容易產(chǎn)生電荷積累,使輸入端電壓超過共模電壓容許范圍,造成輸入放大器飽和。但可為電荷提供泄放通路的幾種方法。利用變壓器的次級中心抽頭作為泄放通路。對于熱電偶這類低阻抗信號源,在一端接泄漏電阻。而對于高阻信號源,象話筒和水下檢測器等,應(yīng)采用對稱電路,以減小輸入失調(diào),提高共模抑制比。
共模輸入信號范圍
若輸入信號中的共模電壓過大時,會使輸入放大器飽和。在臨界飽和時,VO的輸出電壓為VO=VCM-VO/2。INA128的線性輸入范圍大約從負電源以上1.7V到正電源以下1.4V。對于確定的電源電壓,輸出電壓Vo越大,允許的共模信號越小。如果過大的共模輸入AO使得飽和。
低電壓運行
INA128的最大特點是適用的電源電壓范圍很寬。電源電壓從±2.25V到±18V變化時,大部分參數(shù)仍能維持很好的性能,INA128可在低電壓下使用,可以作為便攜式或電池供電系統(tǒng)的理想器件。但在低電壓使用時要特別注意,保證輸入信號被限制在線性范圍之內(nèi),共模輸入電壓也不能太大。
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