畢業(yè)設(shè)計-數(shù)字式溫度測量控制電路的設(shè)計(編輯修改稿)
2025-01-06 17:58 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 增益定 義為 : Ar=uo/ii （ 4）互導(dǎo)增益定義為 : Ag=io/ui LM324 是四運放集成電路，它采用 14 腳雙列直插塑料封裝，外形如圖所示。它的內(nèi)部包含四組形式完全相同的運算放大器，除電源共用外，四組運放相互獨立。每一組運算放大器可用圖 1所示的符號來表示，它有 5個引出腳，其中 “+” 、“ ” 為兩個信號輸入端， “V+” 、 “V ” 為正、負(fù)電源端， “Vo” 為輸出端。兩個信號輸入端中， Vi（ ）為反相輸入端，表示運放輸出端 Vo 的信號與該輸入端的相位相反； Vi+（ +） 為同相輸入端，表示運放輸出端 Vo 的信號與該輸入端的相位相同。 由于 LM324 四運放電路具有電源電壓范圍寬 ,靜態(tài)功耗小 ,可單電源使用 ,價格低廉等優(yōu)點 ,因此被廣泛應(yīng)用在各種電路中。 下面介紹其應(yīng)用實例。LM324 作反相交流放大器 。 此放大器可代替晶體管進行交流放大 ,可用于擴音機前置放大等。電路無需調(diào)試。放大器采用單電源供電 , 由 R R2 組成 1/2V+偏置 ,C1 是消振電容。 、 0P07 的功能和管腳圖 Op07 芯片是一種低噪聲，非斬波穩(wěn)零的雙極性運算放大器集成電路。由于OP07 具有非常低的輸入失調(diào)電壓（對于 OP07A 最大為 25μV ），所以 OP07在很多應(yīng)用場合不需要額外的調(diào)零措施。 OP07 同時具有輸入偏置電流低 7 （ OP07A 為 177。2nA ）和開環(huán)增益高（對于 OP07A 為 300V/mV）的特點，這種 圖 ：放大電路 低失調(diào)、高開環(huán)增益的特性使得 OP07 特別適用于高增益的測量設(shè)備和放 大傳感器的微弱信號等方面。 特點： 超低偏移： 150μV 最大。低輸入偏置電流： 。低失調(diào)電壓漂移： ℃ 。超穩(wěn)定，時間： 2μV/month 最大高電源電壓范圍 ： 177。3V 至 177。22V 。 OP07 芯片引腳功能說明： 1 和 8 為偏置平衡 (調(diào)零端 )， 2 為反向輸入端， 3為正向輸入端， 4 接地， 5 空腳 6 為輸出， 7 接電源 + ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS 最大額定值 。 圖 ： OP07 管腳圖 8 線性校正 常規(guī)數(shù)字儀表進行非線性補償，主要有兩方面的工作：（ 1）根據(jù)已知的傳感器非線特性求得所需要的線性化器的非線性特性。非線性特性的求取可用數(shù)字解析表達式，也可用圖解法求得。（ 2）根據(jù)所求得線性化器特性，采用非線性補償電路來實現(xiàn)非線性補償，而對非線性曲線的處理一般采用折線逼近法。在溫度測量中大量試用的熱電偶，其輸出熱電勢 Et 與被測溫度 T 之間是非線性關(guān)系，而且不同種類的熱電偶，其非線性規(guī)律不通。這就要求補償熱電偶非線性的線性化器，其非線性規(guī)律能根據(jù)需要進行調(diào)整，以試用各種熱電偶的非線性。所以本次處理非線性采用折線近似逼近的方法。 任意的非線性函數(shù)關(guān)系都可以用折線近似逼近，這種近似逼近法的精確度由所取的折線段數(shù)決定。折線的段數(shù)越多，逼近的精確度越高。 熱電偶溫度信號非線性是比較大的，如 B偶，從0 C 升高 到 1800 C，熱電勢從 0mV 變化到 ，每 100 C熱電勢增加最大的約為最小的 8 倍。 B偶的最大輸出熱電勢只有 ，而且當(dāng)溫度升高到約 1700 C 時，該增加值下降。其它熱電偶都存在類似的問題，盡管稍有不同。這又給線性化增加了難度。 這是一種對非線性較大的信號處理的較好的方法。處理得好可以達到較高的精度。這種方法普遍適用于各種熱電偶的整個正信號溫區(qū)。該種方法的電路原理圖如圖 所示。該電路的工作過程是：當(dāng)輸入的電壓信號較低時， IC1 中的反相端電壓較同 相端 (A)低得多（同相端的電壓大小是根據(jù)線性化要求設(shè)定的， B 點同樣）， IC1 的輸出端電壓較高，D1截止。當(dāng)輸入信號電壓接近 IC1 的同相端時， IC1 的輸出逐漸降低，隨之， D1逐漸導(dǎo)通， V4 逐漸增大，直到 V4 接近 A點電壓為止。這就有效地限制了熱電偶信號迅速增加，降低了非線性。 IC2的工作過程與此類似，不同的是 B點電位比A點高。當(dāng)輸入電壓在 A點電壓以下時， D2 截止， IC2不工作；只有當(dāng)輸入電壓高于 A點電壓或接近 B 點電壓時 IC2 才工作。工作過程與 IC1 相同。所用折線的段數(shù)是根據(jù)精度要求決定的。對于熱電偶信號處理來說 ，有三段就可以使精度達到 %以上。當(dāng) D D2 都導(dǎo)通后，可推出： 式中， VF 為晶體管發(fā)射結(jié)的正向壓降。 本 設(shè) 計 選 用 折 線 近 似 法 對 熱 電 偶 進 行 線 性 化 近似。 9 圖 ： 線近似逼近式非線性網(wǎng)絡(luò)特性曲線圖 圖 ：線性電路 、 LM324 的管腳圖和管腳說明 LM324 系列器件帶有真差動輸入的四 運算放大器 。與單電源應(yīng)用場合的標(biāo)準(zhǔn)運算放大器相比，它們有一些顯著優(yōu)點。每一組運算 放大器 可 用圖 1所示的符號來表示，它有 5 個引出腳，其中 “+” 、 “ ” 為兩個信號輸入端， “V+” 、 “V ” 為正、負(fù)電源端， “Vo” 為輸出端。兩個信號輸入端中， Vi（ ）為反相輸入端，表示運放輸出端 Vo的信號與該輸入端的位相反； Vi+（ +）為同相輸入端，表示運放輸出端 Vo的信號與該輸入端的相位相同。 LM324 的引腳排列見圖 ： 10 圖 ： LM324 管腳圖 這個是最常用的運算放大器 1， 2， 3腳是一組 5， 6,7腳是一組， 8， 9，10腳是一組， 12， 13,14 腳是一組，剩下的兩個腳是電源， 1， 7,8,14 是各組放大器的輸出腳，其它的就是輸入腳。至于使用地方，那就是你需要比較器和運算放大器的所有地方你都可以用，只是當(dāng)你所需要用到運算放大器的地方對運算放大器的性能要求很高的時候那你就的看看 LM324 是不是滿足性能要求了！ 11 設(shè)定電路 設(shè)定電路的作用：當(dāng)溫度在測量 0～ 600℃ 范圍內(nèi)，電路放大后的電壓信號通過電壓比較器與基準(zhǔn)電壓進行比較，電壓信號小于基準(zhǔn)信號，電路正常運行。但當(dāng)輸出電路溫度超過該范圍，基準(zhǔn)信號小于電壓信號時，電路停止運行， 直到溫度低于溫度傳感器設(shè)定的最大溫度值時。 圖 ：設(shè)定電路 12 遲滯比較器 遲滯比較器是一個具有遲滯回環(huán)傳輸特性的比較器。在反相輸入單門限電壓比較器的基礎(chǔ)上引入正反饋網(wǎng)絡(luò)，就組成了具有雙門限值的反相輸入遲滯比較器。由于反饋的作用這種比較器的門限電壓是隨輸出電壓的變化而變化的。它的靈敏度低一些，但抗干擾能力卻大大提高。 單門限電壓比較器雖然有電路簡單、靈敏度高等特點，但其抗干擾能力差。 、電路組成 遲滯比較器是一 個具有遲滯回環(huán)特性的比較器。圖 2a所示為反相輸入遲滯比較器原理電路，它是在反相輸入單門限電壓比較器的基礎(chǔ)上引入了正反饋網(wǎng)絡(luò)，其傳輸特性如圖 2b 所示。如將 vI與 VREF位置互換，就可組成同相輸遲滯比較器。 圖 輸入和輸出電壓波形 （ a） 圖 (b) 13 、門限電壓的估算 : 由于比較器中的運放處于開環(huán)狀態(tài)或正反饋狀態(tài)，因此一般情況下，輸出電壓 vO與輸入電壓 vI不成線性關(guān)系，只有在輸出電壓發(fā)生跳變瞬間，集成運放兩個輸入端之間的電壓才可近似認(rèn)為等于零，即 : 或 （ 1） 設(shè)運放是理想的并利用疊加原理，則有 （ 2） 根據(jù)輸出電壓 Vo的不同值（ VOH或 VOL），
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