基于labview的應(yīng)用實例-模擬溫度監(jiān)測系統(tǒng)(編輯修改稿)
2025-07-24 17:57 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 電壓數(shù)值上十分接近于交流電壓的峰值。圖24簡單的峰值檢測電路這種簡單電路的工作過程是，在交流電壓的每一周期中，可分為電容充電和放電兩個過程。在交流電壓的作用下，在正半周的峰值附近一段時間內(nèi)，通過二極管對電容C充電，而在其它時段電容C上的電壓將對電阻R放電。當(dāng)然，當(dāng)外界交流電壓剛接上時，需要經(jīng)歷多個周期，多次充電，才能使輸出電壓接近峰值。但是，困難在于二極管是非線性元（鈞件，當(dāng)交流電壓較小時，檢測得的直流電壓往往偏離其峰值較多。這里的泄放電阻R，是指與C并聯(lián)的電阻、下一級的輸入電阻、二極管的反向漏電阻、以及電容及電路板的漏電等效電阻。不難想到，放電是不能完全避免的。同時，適當(dāng)?shù)姆烹娨彩潜匾?。特別是當(dāng)輸入電壓變小時，通過放電才能使輸出電壓再次對應(yīng)于輸入電壓的峰值。實際上，檢測器的輸出電壓大小與峰值電壓的差別與泄放電流有關(guān)。僅當(dāng)泄放電流可不計時，輸出電壓才可認(rèn)為是輸入電壓的峰值。用于檢測儀器中的峰值檢測器要求有較高的精度。檢測儀器通常R值很大，且允許當(dāng)輸入交流電壓取去后可有較長的時間檢波輸出才恢復(fù)到零?？梢杂幂^小的電容，從而使峰值電壓建立的時間較短[6]。經(jīng)改進(jìn)的峰值檢測電路如圖25所示。圖25峰值檢測電路經(jīng)濾波放大的呼吸信號接放大器同相端，當(dāng)呼吸信號大于電容C3上的電壓時，放大器輸出高電平，Dl導(dǎo)通，給C3充電。當(dāng)呼吸信號升至峰值并開始下降時，C3充電至峰值電壓，此時放大器輸出低電平，Dl截止，C3上保持峰值電壓。為保證該電路不影響前級，且使電容C3能將峰值電壓保存適當(dāng)長的時間，都需要放大器的輸入阻抗要高，于是，我們選擇了CA3130,它有高的輸入阻抗和低輸入偏置電流，且能用單電源供電。 谷值檢測電路谷值檢測電路如圖26所示。該電路結(jié)構(gòu)與峰值檢測電路結(jié)構(gòu)相同，放大器也選用CA3130。當(dāng)輸入電壓小于電容C4上電位時，放大器輸出低電平，D2導(dǎo)通，C4通過D2放電。當(dāng)輸入電壓下降時，電容就保持放電。當(dāng)輸入電壓Vi降至谷值并開始上升時，C4就取得谷值電壓，此時放大器輸出高電平，D2截止，C4保存谷值電壓。圖26谷值檢測電路 平均值提取電路從峰谷值輸出端接兩個嚴(yán)格匹配的R6，R7電阻。從R6，R7之間提取平均值電壓，如圖27所示。圖27平均值提取電路為延緩峰值電壓經(jīng)RR7向谷值電壓存儲電容C4充電，RR7應(yīng)選得較大。該電路中R6=R7=10K 比較放大電路呼吸電信號十分微弱，在檢測呼吸電信號的同時存在強(qiáng)大的干擾，如工頻50HZ和極化電壓等干擾。前者主要是以共模形式存在，幅值可達(dá)幾伏甚至幾十伏，所以呼吸電放大器必須具有很高的共模抑制比。后者是由于測量電極與呼吸信號之間構(gòu)成化學(xué)半電池而產(chǎn)生的直流電壓，最大可達(dá)300mV,因此，呼吸電放大器的前級增益不能過大，或者需要采用超低頻的交流放大器。由于信號源內(nèi)阻可達(dá)幾十K，乃至幾百K，所以，生物電放大器的輸入阻抗必須在幾K以上。綜上所述，設(shè)計高質(zhì)量的呼吸電放大器有許多技術(shù)困難。因此，設(shè)計高質(zhì)量的呼吸電放大器一直受到國內(nèi)外專家和學(xué)者重視[7]。近年來，微電子技術(shù)得到迅猛的發(fā)展，出現(xiàn)了許多高性能的集成化儀器放大器，如TI公司、ADI公司和Linear公司等生產(chǎn)了很多不同檔次的集成化儀器放大器，為設(shè)計呼吸電放大器提供了充分的選擇。然而，由于呼吸信號檢測的特殊性，直接采用集成化儀器放大器來作為呼吸電放大器，仍然存在許多問題，效果并不能令人滿意，其中通用型放大器分為以下幾種類型：1 、高阻阻型 具有高輸入電阻的運放稱為高阻型運放。它們的輸入級多采用場效應(yīng)管，適用于測量放大電路、信號發(fā)生電路或取樣保持電路。2 、高速型單位增益帶寬和轉(zhuǎn)換速率的運放為高速型運放。它的種類很多，增益帶寬高達(dá)幾千兆，轉(zhuǎn)換速率大多在幾十伏／微秒至幾百伏／微秒，有的高達(dá)幾千伏／微秒，有的高達(dá)幾千伏／微秒。適用于模一數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)一模轉(zhuǎn)換器、鎖相環(huán)電路。3 、高精度型高精度型運放具有低失調(diào)、低溫漂、低噪聲、高增益等特點，它的失調(diào)電壓和失調(diào)電流比通用型運放小兩個數(shù)量級，而開環(huán)差模增益和共模抑制比均大于100db適用于對微弱信號的精密測量和運算，常用于高精度的儀器設(shè)備中。4 、低功耗型低功耗型運放具有靜態(tài)功耗低、工作電源電壓低的特點，它們的功耗只有幾毫瓦，甚至更小，電源電伏，而具它方面的性能不比通用型運放差。適用于能源有嚴(yán)格限制的情況，例如空間技術(shù)、軍事科學(xué)及工業(yè)中的遙感遙測等領(lǐng)域[8]。綜上所述，由于設(shè)計的需要，本文使用了CA3130放大器，此放大器電路結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，不需調(diào)試，但性能比較優(yōu)異。如圖28所示。圖28比較放大電路 單穩(wěn)觸發(fā)電路555定時器是一種多用途的數(shù)字一模擬混合集成電路，555定時器的電路圖如圖29所示。利用它能方便在構(gòu)成施密特觸發(fā)器，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器。由于使用靈活，方便，所以555定時器在波形的產(chǎn)生與變換，測量與控制，家用電器，電子玩具等許多領(lǐng)域中都得到了應(yīng)用。本文所采用的觸發(fā)器就是利用555定時器接成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。如圖29所示。若以555定時器的VI2端作為角發(fā)信號輸入端，并將反相器輸出電壓VI3接至VI1端，同時在VI1對地接入電容C，就構(gòu)成了如圖210所示的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。如果沒有觸發(fā)信號時VI處于高電平，那么穩(wěn)態(tài)時這個電路一定處于Vc1=1，Vc2=1，Q=0，V0=0的狀態(tài)。假定接通電源角發(fā)器停在Q=0的狀態(tài)，則導(dǎo)通[9]。如果接通電源后觸發(fā)器停在Q=1的狀態(tài)了，這時Td一定截止，Vcc使經(jīng)R向C經(jīng)Td迅速放電，使Vc=0，此后由于Vc1=Vc2=1，觸發(fā)器保持0狀態(tài)不變，輸出也相應(yīng)的穩(wěn)定在V0=0的狀態(tài)。因此通電后電路便自動地停在V0=0的穩(wěn)態(tài)。圖29 555定時器的電路圖圖210 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器當(dāng)觸發(fā)脈沖的下降沿到達(dá)，使VI2跳變到1/3Vcc以下時，使Vc2=0，觸發(fā)器被置為1，V0跳變?yōu)楦唠娖剑娐愤M(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)。與此同時Td截止，Vcc經(jīng)R開始向電容C充電。當(dāng)充至Vc=2/3Vcc時，Vc1變?yōu)?。如果此時輸入端的觸發(fā)脈沖已消
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