【正文】 我本來想跟以前的模電實(shí)驗(yàn)老師借個 LM358 來構(gòu)造差動放大電路來著，老師說只 有 LM324，我當(dāng)時蒙了，不知道用過那東西，就趕緊查了查，才發(fā)現(xiàn)，這個更好，直接就是四個運(yùn)放的集合，省了我還得弄兩個 358 了！等到知道后，才知道以前做電路實(shí)驗(yàn)時曾經(jīng)用過 !大一確實(shí)沒好好學(xué)?。? 課程設(shè)計完成后，我好好反思了一下自己，覺得自己對新事物的接受能力實(shí)在差的很，空談的理論就算當(dāng)時學(xué)的時候掌握了，也是為了應(yīng)付考試應(yīng)付實(shí)驗(yàn)，真到用的時候腦子一片空白，相反，如果給個東西自己裝裝自己連連，效果倒好，還說那個 358，我一開始都不知道 13 是二運(yùn)放的集合，是老師告訴我 324 我才發(fā)現(xiàn)，兩個都是 LM 而且都是 3 開頭的，這才恍 然大悟，感慨自己的愚笨啊！ 團(tuán)隊精神至關(guān)重要。至于布線圖，哎呀呀，可費(fèi)事了，花了我整整兩天時間，雖然線連出來了，也布好了，但是規(guī)則測試時，還是出了不少問題，現(xiàn)在還沒解決呢，說心里話有時候真佩服那些編寫軟件的人，能編出這么難學(xué)但好用的軟件。 11 七段譯碼管工作的真值表如下： 表 二 我采用共陰極接法，即輸入七段顯示譯碼管每個引腳的高電平有效，當(dāng)輸入為 1 時，譯碼管中的二極管燈亮，按照上表所示，顯示數(shù)字，其引腳接線如圖 9： 將物體質(zhì)量信號產(chǎn)生模塊、差動放大模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換和顯示模塊連接，組成完整的電路圖 10 二極管引腳接線 12 原理圖 附圖 1： 1. 程德福，王君 .傳感器原 理及應(yīng)用 .北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2021 2. 邱關(guān)源 .電路 .北京：高等教育出版， 2021 3. 童詩白 .模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) .北京：高等教育出版社， 2021 4. 閻石 .數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) .北京：高等教育出版社， 2021 5. 英聯(lián)科技 .YL 系列傳感器與測控技術(shù)綜合試驗(yàn)臺實(shí)驗(yàn)指南， 2021 課程設(shè)計 總算是做完了，這耗時十天的傳感器課程設(shè)計可真是不輕松。 不過 PCB 布線圖是按照實(shí)驗(yàn)室實(shí)際尺寸來畫的，也是直插式。 常用的直插封裝 LED 規(guī)格有 φ φ φ φ10，指的是直插式 LED 帽身的直徑尺寸（單位是 mm）。這個測試是看看芯片的比例讀數(shù)轉(zhuǎn)換情況，與基準(zhǔn)電壓具體是多少 mV 無關(guān)，也無法在外部進(jìn)行調(diào)整這個讀數(shù)。如果差別太大，可以微調(diào)一下 36 腳的電壓。 （ 5） 如果上面的所有連接和電壓數(shù)值都是正常的，也沒有 “短路 ”或者 “開路 ”故障，那么，電路就應(yīng)該可以正常工作了。這樣，在三極管的 “C”極有放大的交流信號，把這個信號通過 2 只 4u7 電容和 2 支 1N4148 二極管，構(gòu)成倍壓整流電路，可以得到負(fù)電壓供給 ICL7107 的 26 腳使用。比較常用的方法是利用 ICL7660 或者 NE555 等電路來得到，這樣需要增加硬件成本。－－ 本文不討論特殊要求應(yīng)用。芯片的 33 和 34 腳接的 104 電容也不能 使用磁片電容。在一開始，可以把它接地，造成 “0”信號輸入，以方便測試。芯片第 31 引腳是信號輸入引腳，可以輸入 177。 表一 ICL7107 主要參數(shù) ： 電源電壓 ICL7107 V+ to GND 6V 溫度范圍 0℃ to 70℃ ICL7107 V to GND 9V 熱電阻 PDIP 封裝 qJA(℃/W) 50 MQFP 封裝 80 最高儲存溫度范圍 65℃ to 150℃ V + to V 最大結(jié)溫 150℃ 9 芯片的 正常與否 測試 （ 1） 關(guān)鍵點(diǎn)的電壓：芯片第一腳是供電，正確電壓是 DC5V 。 ⑨ 不設(shè)有一專門的小數(shù)點(diǎn)驅(qū)動信號。 ⑦ 噪音低，溫漂小，具有良好的可靠性，壽命長。 ⑤ 輸入阻抗高，對輸入信號無衰減作用。 ③ 在芯片內(nèi)部從 V+與 COM 之間有一個穩(wěn)定性很高的 基準(zhǔn)電源 ，通過電阻分壓器可獲得所需的基準(zhǔn) 電壓 VREF 。 圖 4 兩級放大電路 圖 7 ICL7107 引腳接線 8 ICL7107 特點(diǎn)： ① ICL7107 是 31/2 位雙積分型 A/D 轉(zhuǎn)換器，屬于 CMoS 大規(guī)模集成電路，它的最大顯示值為士 1999，最小分辨率為 100uV，轉(zhuǎn)換精度為 士 1 個字。其中7107 集成塊時核心部件，用以實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換。 顯示測量儀表以集成芯片 (比如 ICL7107芯片 )集成顯示為主 ,或者進(jìn)行 A/D轉(zhuǎn)換后 ,簡單地用單片機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)字顯示 ,單片機(jī)技術(shù)只是運(yùn)用于簡單的顯示作用 .由于隨著計算機(jī)輔助教學(xué)在電工電子等教學(xué)設(shè)備的應(yīng)用 ,迫切要求教學(xué)設(shè)備的硬件結(jié)構(gòu)符合計算機(jī)雙向控制的要求 ，我也采用 ICL7107 來構(gòu)成 A/D 轉(zhuǎn)換模塊，引腳功能如圖 7 簡介 ICL7107 是高性能、低功耗的三位半數(shù)模轉(zhuǎn)換器，包含有七段譯碼器、顯示驅(qū)動器、參考源和時鐘系統(tǒng)。 LM324 的引腳排列見圖 2。 每一組運(yùn)算放大器可用圖 1 所示的符號來表示，它有 A1 ∞ A2 ∞ R8 R8 R7 Vo Vi Vi1 Vi2 I 圖 3 初級放大電路 7 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。 芯片 LM324 LM324 是四運(yùn)放集成電路， 它采用 14 腳雙列直插塑料封裝， 外形如圖所示。 我選用 LM324 四運(yùn)放，連接組成兩級差動放大電路，初級放大電路如圖 3 推導(dǎo)過程： I=721RVV ii ? Vo=(R8+R7+R8)I =(1+782RR )Vi， 則 Avf=1+782RR 考慮到旋鈕旋轉(zhuǎn)的角度有限，若采用單級差動放大，在放大倍數(shù)足夠的條件下，調(diào)節(jié)旋鈕的精度就會降低，調(diào)零的時候難以數(shù)顯為零，給測量帶來不必要的麻煩，同時，為保證經(jīng)放大的信號足夠大，采用又一級放大電路，來提高整個系統(tǒng)的增益，這樣既滿足了放大倍數(shù)的要求，也使得旋鈕角度增加，調(diào)零更加容易，也可以是 R8 足夠大，第一級放大滿足倍數(shù)的要求，第二級只用來滿足調(diào)零的需要，即讓一級差動放大調(diào)節(jié)在實(shí)驗(yàn)室溫度下，第二 級的滑動變阻器可以適當(dāng)縮小，這樣會使調(diào)零更加準(zhǔn)確。 4． 差動放大 模塊 物體質(zhì)量信號產(chǎn)生后，要求用一個放大電路，即差動放大電路 ?；瑒邮骄€性圖 2 全橋稱重傳感器 R1 R2 R3 R4 R5 R6 RP1 E 應(yīng)變片 引出線 固定墊圈 固定螺絲 限程螺絲 模塊 彈性體 托盤 加熱絲 應(yīng)變片 圖 1 應(yīng)變式傳感器結(jié)構(gòu) 示意圖 6 可變電阻器 RP1作為物體重量彈性應(yīng)變的傳感器，組成零調(diào)整電路，當(dāng)載荷為 0 時， 調(diào)節(jié) RP1使數(shù)碼顯示屏顯示零 。 它由箔式電阻應(yīng)變片電阻 R R R R4組成測量電橋，測量電橋的電源由穩(wěn)壓電源 E供給。其特 點(diǎn)是：當(dāng)四個橋臂電阻達(dá)到相應(yīng)的關(guān)系時，電橋輸出為零，否則就有電壓輸出，可利用靈敏檢流計來測量，所以電橋能夠精確地測量微小的電阻變化。 基于前幾周剛做完傳感器實(shí)驗(yàn)，故模仿其中的應(yīng)變式傳感器單臂電橋 所接全臂電橋 實(shí)驗(yàn)接線圖 如下 ： 電阻應(yīng)變片的電阻變化范圍為 — 歐姆， 所以測量電路應(yīng)當(dāng)能精確測量出很小的電阻變化，在電阻應(yīng)變傳感器中做常用的是橋式測量電路。結(jié)構(gòu)如圖 1 由圖可見，電阻應(yīng)變片、彈性體是電阻應(yīng)變傳感器中不可缺少的部分。當(dāng)將電阻應(yīng)變計用特殊膠劑粘在被測構(gòu)件的表面上電橋測量： 電 阻應(yīng)變式傳感器輸出信號 差動放大電路和二級放大電路放大信號 顯示電路 （ LED） A/D 轉(zhuǎn)換電路（雙積分） 5 時，則敏感元件將隨構(gòu)件一起變形，其電阻值也隨之變化，而電阻的變化與構(gòu)件的變形保持一定的線性關(guān)系