[計(jì)算機(jī)軟件及應(yīng)用]9-2數(shù)據(jù)采集(編輯修改稿)
2025-01-04 02:19 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 7 4 L S 2 7 3DDD 0 D 1 D 2 D 3 D 4 D 5 D 6 D 7+U 04312K A2 3 4 5 61K B19 167。 測(cè)量放大器 在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，被監(jiān)測(cè)的物理量經(jīng)過(guò)傳感器變換成模擬信號(hào)，往往是很微弱的，需要用放大器放大。市場(chǎng)上可以購(gòu)買到各種放大器 ， 如通用運(yùn)算放大器 、 測(cè)量放大器等。通用運(yùn)算放大器一般存在失調(diào)電壓和溫漂，不能直接用于信號(hào)放大；而測(cè)量放大器則能較好地實(shí)現(xiàn)放大功能。 測(cè)量放大器是一種帶有精密差動(dòng)電壓增益的器件，具有輸入阻抗高、輸出阻抗低、抗共模干擾能力強(qiáng)、溫漂低、失調(diào)電壓低和穩(wěn)定增益高等特點(diǎn)，在微弱信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中被廣泛用作前置放大器。 20 一、測(cè)量放大器的電路原理 測(cè)量放大器由三個(gè)運(yùn)放構(gòu)成，如下圖所示。其中， A A2構(gòu)成兩個(gè)同相比例放大器，為第一級(jí)，具有高輸入阻抗，由于電路結(jié)構(gòu)對(duì)稱，可抑制零點(diǎn)漂移； A3構(gòu)成差動(dòng)放大器，為第二級(jí)，把雙端輸入變成對(duì)地的單端輸出。 A 1+A 2+A 3+U0Ui 1Ui 2U3U4R1R2RGR4R3R6R5IG21 測(cè)量放大器的增益 測(cè)量放大器采用對(duì)稱結(jié)構(gòu)，取R1=R2， R3=R4， R5=R6 ,由于 R1=R2， RG的中點(diǎn)是 地 . A 1+A 2+A 3+U0Ui 1Ui 2U3U4R1R2RGR4R3R6R5IG21113GiiRURUU ??11111113 )21()21(2iGiGGii URRURRRRUUU ??????同理 214 )21(iGUR RU ??))(21( 21143 iiGUUR RUU ????Giiuf RRUUUUA 12143121 ?????差模輸入電阻 → ∞ 兩個(gè)輸入電流 = 0 U+U=U0/Au0≈0 Au0→ ∞ ， U+ = U 22 對(duì)于二級(jí)，運(yùn)放的兩個(gè)輸入端都有輸入，則為差動(dòng)輸入。 A 1+A 2+A 3+U0Ui 1Ui 2U3U4R1R2RGR4R3R6R5IG530353 RRUUIIRR ????053353350353333333)(URRRRRURUURRRUIRUURA???????????453546463 URRRURRRUA ?????)( 33 ?? ? AA UU?053353354535 URRRRRURURRR?????)( 43350 UURRU ???354302 RRUUUAuf ????23 可見(jiàn)，只要改變 RG的值，就可以改變測(cè)量放大器的放大倍數(shù)K。 同時(shí)，為了提高測(cè)量精度， 測(cè)量放大器必須具有很高的共模抑制比，并且要求使用高精度的電阻元件。 Giiuf RRUUUUA 12143121 ?????354302 RRUUUAuf ????)21( 13521Gufuf RRRRAAK ????A 1+A 2+A 3+U0Ui 1Ui 2U3U4R1R2RGR4R3R6R5IG所以，可得到測(cè)量放大器增益： 差模干擾 是一個(gè)信號(hào)輸入端相對(duì)于另一個(gè)信號(hào)輸入端的電位差發(fā)生變化而產(chǎn)生的干擾，干擾信號(hào)與有用信號(hào)疊加后作用于輸入端，直接影響測(cè)量結(jié)果。 共模干擾 是相對(duì)于公共電位基點(diǎn) — 接地點(diǎn)，兩個(gè)輸入端上同時(shí)出現(xiàn)的干擾，該干擾不直接影響測(cè)量結(jié)果，但若信號(hào)輸入電路參數(shù)不對(duì)稱，會(huì)轉(zhuǎn)化為差模干擾 。 24 抗共模干擾能力 對(duì)于直流共模信號(hào)，由于 IG=0，當(dāng) R3=R4=R5=R6時(shí)， U0=0，所以測(cè)量放大器對(duì)直流共模信號(hào)的抑制比為無(wú)窮大。 對(duì)于交流共模信號(hào)， 輸入信號(hào)的傳輸線存在線阻 Ri Ri2和分布電容 C C2，顯然 Ri1C1和 Ri2C2分別對(duì)地構(gòu)成回路， Ri1C1≠Ri2C2時(shí)，交流共模信號(hào)在運(yùn)放兩輸入端產(chǎn)生分壓 Ui1和 Ui2， Ui1≠Ui2，所以 IG≠0，對(duì)輸入信號(hào)產(chǎn)生干擾。 A 1+A 2+A 3+U0Ui 1Ui 2U3U4R1R2RGR4R3R6R5C 1C 2Ri 1Ri 225 要抑制交流共模信號(hào)干擾，可以在輸入端加一個(gè)輸入保護(hù)電路，并把信號(hào)線屏蔽起來(lái)，稱為“輸入保護(hù)”。當(dāng) 時(shí)，由于屏蔽層和信號(hào)線間對(duì)交流信號(hào)是等電位的， C C2的分壓作用就不存在，從而降低了共模交流信號(hào)的影響（在正常使用情況下， C1 C2）。 A 1+A 2+A 3+U0Ui 1Ui 2U3U4R1R2RGR4R3R6R5C 1C 2A 4+
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