數(shù)字電子秤電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告(編輯修改稿)
2024-11-28 09:51 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 要求很高?？紤]以下幾種方案可以采用： 方案一：利用普通低溫漂運(yùn)算放大器構(gòu)成多級(jí)放大器。 普通低溫漂運(yùn)算放大器構(gòu)成多級(jí)放大器會(huì)引入大量噪聲。由于 A/D 轉(zhuǎn)換器需要很高的精度，所以幾毫伏的干擾信號(hào)就會(huì)直接影響最后的測(cè)量精度。所以，此中方案不宜采用 。 方案二：由高精度低漂移運(yùn)算放大器構(gòu)成差動(dòng)放大器。 差動(dòng)放大器具有高輸入阻抗，增益高的特點(diǎn)，可以利用普通運(yùn)放 (如 OP07)做成一個(gè)差動(dòng)放大器。如圖 6. 圖 6 差動(dòng)放大器 電阻 R R2 電容 C C C C4 用于濾除前級(jí)的噪聲， C C2 為普通小電容，可以濾除高頻干擾， C C4為大的電解電容，主要用于濾除低頻噪聲。 優(yōu)點(diǎn)：輸入級(jí)加入射隨放大器，增大了輸入阻抗，中間級(jí)為差動(dòng)放大電路，滑動(dòng)變阻器 R6 可以調(diào)節(jié)輸出零點(diǎn)，最后一級(jí)可以用于微調(diào)放大倍 數(shù)，使輸出滿足滿量程要求。輸出級(jí)為反向放大器，所以輸出電阻不是很大，比較符合應(yīng)用要求。 缺點(diǎn)：此電路要求 R R4 相等，誤差將會(huì)影響輸出精度，難度較大。實(shí)際測(cè)量，每一級(jí)運(yùn)放都會(huì)引入較大噪聲，對(duì)精度影響較大。 方案三：采用專用儀表放大器，如： INA126， INA121 等。 此類芯片內(nèi)部采用 8 差動(dòng)輸入，共模抑制比高，差模輸入阻抗大，增益高，精度也非常好，且外部接口非常簡(jiǎn)單。以 INA126 為例 ,其實(shí)際管腳圖如圖 7所示： 圖 7 INA126 管腳圖 基于以上分析，我決定 采用制作方便而且精度很好的專用儀表放大器INA126。 放大器基本介紹 INA126 是低功耗、高精度的通用儀表放大器。它通用的 3 運(yùn)放（ 3op amp）設(shè)計(jì)和體積小巧使其應(yīng)用范圍廣泛。反饋電流（ Currentfeedback）輸入電路即使在高增益條件下 (G =100 時(shí) 200kHz)也可提供較寬的帶寬。單個(gè)外部電阻可實(shí)現(xiàn)從 1 至 10000 的 任一增益 選擇 INA126 提 供工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 的增益等式（ gain equation）。 INA126 用激光進(jìn)行修正微調(diào)，具有非常低的偏置電壓 (50mV)，溫度漂移176。 C 和高共模抑制在 G=100 時(shí) 120dB）其電源電壓低至177。 且靜態(tài)電流只有 700uA ，是電池供電系統(tǒng)的理想選擇，內(nèi)部輸入保護(hù)能經(jīng)受177。 40V電壓而無(wú)損壞。 INA126 的封裝為 8引腳塑料 DIP 和 SO8 表面襯底封裝，規(guī)定溫度范圍為 – 40176。 C 至 +85176。 C。其特點(diǎn)如表 2 表 2 放大電路的設(shè)計(jì) INA126 其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 7 所示 9 圖 7 因此直接在 8 兩管腳間接一電阻便構(gòu)成基本放大電路了， INA126 連接的基本電路如圖 8 所示 10 圖 8 放大器增益 ， 通過(guò)改變 GR 的大小來(lái)改變放大器的增益。 考慮到濾波情況，由此可在基本放大電路前端接一濾波電路，如圖 9 所示 圖 9 INA126 構(gòu)成的放大電路及濾波電路 通過(guò)調(diào)節(jié) GR 的阻值來(lái)改變放大倍數(shù)。微弱信號(hào) 12UiUi 和 被分別放大后從INA126 的第 6 腳輸出。 A/D 轉(zhuǎn)換器 ICL7107 的輸入電壓變化范圍是 200mV～+200mV，傳感器的輸出電壓信號(hào)在 0～ 2mv 左右，因此放大器的放大倍數(shù)在 100～200 左右，可將 GR K1的滑動(dòng)變阻器。 A/D 轉(zhuǎn)換模塊 11 A/D 轉(zhuǎn)換芯片的選擇 A/D 轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)： (1) 分辨率 (Resolution)：分辨率是指數(shù)字量變化一個(gè)最小量時(shí)模擬信號(hào)的變化量，定義為滿刻度與 2n 的比值。分辨率又稱精度，通常以數(shù)字信號(hào)的位數(shù)來(lái)表示。 (2) 轉(zhuǎn)換 速率 (Conversion Rate)：轉(zhuǎn)換速率是指完成一次從模擬轉(zhuǎn)換到數(shù)字的 AD 轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間的倒數(shù)。 (3) 量化誤差 (Quantizing Error)： 由于 AD 的有限分辨率而引起的誤差，即有限分辨率 AD的階梯狀轉(zhuǎn)移特性曲線與無(wú)限分辨率 AD（理想 AD）的轉(zhuǎn)移特性曲線（直線）之間的最大偏差。通常是 1 個(gè)或半個(gè)最小數(shù)字量的模擬變化量，表示為 1LSB、 1/2LSB。 (4) 偏移誤差 (Offset Error) ：輸入信號(hào)為零時(shí)輸出信號(hào)不為零的值，可外接電位器調(diào)至最小。 (5) 滿 刻度誤差 (Full Scale Error)： 滿度輸出時(shí)對(duì)應(yīng)的輸入信號(hào)與理想輸入信號(hào)值之差。 (6) 線性度 (Linearity)： 實(shí)際轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)移函數(shù)與理想直線的最大偏移，不包括以上三種誤差。由上面對(duì)傳感器量程和精度的分析可知 ,A/D 轉(zhuǎn)換器誤差應(yīng)在 % 以下。 12 位 A/D 精度： 10Kg/4096=； 14 位 A/D 精度： 10Kg/16384= 考慮到其他部分所帶來(lái)的干擾 ,12 位 A/D 無(wú)法滿足系統(tǒng)精度要求。所以需要選擇 14位或者精度更高的 A/D。 方案一：逐次 逼近型 A/D 轉(zhuǎn)換器，如： ADS780 ADS7804 等。 逐次逼近型 A/D 轉(zhuǎn)換，一般具有采樣 /保持功能。采樣頻率高，功耗比較低，是理想的高速、高精度、省電型 A/D 轉(zhuǎn)換器件。高精度逐次逼近型 A/D 轉(zhuǎn)
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