基于MSP430單片機(jī)的新型智能IC卡天然氣表設(shè)計
2.2.3 放大電路
壓力傳感器輸出的電壓信號較微弱,當(dāng)壓力范圍在0~4 kg時,輸出電壓范圍僅為0~6 mV,這樣的微弱信號單片機(jī)難以處理,需要將其放大到0~Vcc(電源電壓)范圍內(nèi)才最有利于數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換與計量。由于本系統(tǒng)是3.6 V鋰電池單電源供電,因此運(yùn)算放大器的選擇必須滿足低電壓、單電源供電、滿幅輸出的要求。本系統(tǒng)中利用低成本、低電壓、超低功耗的普通集成運(yùn)算放大器構(gòu)成同相串聯(lián)差動比例放大器,電路原理圖如圖4所示。本文引用地址:http://cafeforensic.com/article/171127.htm
該放大電路有著較高的增益和較低的輸入阻抗,根據(jù)圖4中參數(shù),該放大器的增益為:
經(jīng)過測試此電路線性度、零點(diǎn)漂移、功耗等均能滿足本系統(tǒng)的的要求,而且成本較低,僅約為儀表集成運(yùn)算放大器的1/10。
2.2.4 單斜邊A/D
本系統(tǒng)中的傳感器采集到的信號為模擬量電壓值,必須轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)信號。MSP430F413型微處理器內(nèi)部沒有集成A/D,但集成了高精度比較器A,配合一些簡單的外圍電路可以實(shí)現(xiàn)單斜邊A/D轉(zhuǎn)換,轉(zhuǎn)換精度可以達(dá)到10位或12位A/D轉(zhuǎn)換器的精度。單斜邊A/D原理如圖5所示。
直流信號Vin輸入到比較器正向輸入端,R和C組成一個充電回路,電容器的充電壓Uc輸入比較器反向輸入端,K為電容器放電開關(guān)。當(dāng)電壓Uc比待檢測的信號電壓Vin低時,從比較器的輸出端檢測到高電平;當(dāng)電壓Uc比待檢測的信號電壓Vin高時,從比較器的輸出端檢測到低電平。因此,在比較器輸出端出現(xiàn)下降沿瞬間,Vin和Uc正好相等。而Uc的值可以由充電公式計算出來:
式中:Vcc,R,C這3個參數(shù)已知,只要測量出Uc=Vin所需要的充電時間t,就可以計算出待測信號電壓Vin。充電時間t可以用單片機(jī)中的定時器來測量。
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