基于运放的AD输入信号调理电路设计专家讲座

基于运放AD输入信号调理电路设计基于运放的AD输入信号调理电路设计专家讲座第1页一.电流/电压转换电路设计1.AD592特征分析T(℃)T=0℃T=100℃i(uA)i1=273uAi2=373uAi2-i1=100uA1uA/℃AD592电流表基于运放的AD输入信号调理电路设计专家讲座第2页2.变送器特征分析T=0℃T=100℃vo=0Vvo=5VT(℃)5V/100℃

=

0.05V/℃V0(V)基于运放的AD输入信号调理电路设计专家讲座第3页3.电流→电压转换电路方案⑴电阻取样电路T=0℃T=100℃R=1K+-T(℃)i=273uAi=373uAviVi=0.273VVi=0.373ViVi(V)基于运放的AD输入信号调理电路设计专家讲座第4页⑵运算放大器电流→电压转换电路RV1V2Ri2i1i0V0i1=0i2=i0-i1=i0V1=V2=0Vo=R×i0i0=0Vo=R×i0=0Vi0=100uAVo=R×i0=5VR=50KT=0℃i0=273uAVo=13.65VT=100℃i0=373uAVo=18.65Vi(uA)V0(V)基于运放的AD输入信号调理电路设计专家讲座第5页二.放大与平移电路设计1.运算放大器电流→电压转换电路平移方案⑴AD592恒流赔偿电路T=0℃T=100℃i1=273uAi1=373uAi2=273uAi2=273uAi=0uAi=100uAi1i2iAD592273uA恒流源T(℃)i(uA)基于运放的AD输入信号调理电路设计专家讲座第6页⑵平移后电流→电压转换电路特征i1i2iR150KRV1V2i2=+V/R1=273uAV1=V2=0Vo=50×(i1-273)×10-3i=i1-i2=i1-273uAV0i1=273uA(0℃)i1=373uA(100℃)Vo=0VVo=5Vi(uA)V0(V)基于运放的AD输入信号调理电路设计专家讲座第7页2.电阻取样电路平移方案⑴电阻取样恒压赔偿电路R=1K+-T(℃)vRVi(V)ivsT=0℃T=100℃VR=0.273VVR=0.373VVi=VR+VS=0VVi=VR+VS=0.1VVs=-0.273Vvi基于运放的AD输入信号调理电路设计专家讲座第8页⑵用同相百分比放大电路实现设计要求1K0.273VAD592viV0R1Rfv1V0(V)Vi(V)V1=Vi,Vo=V1(1+Rf/R1)V1=0V,解得：Rf/R1=49T=0℃,T=100℃,Vo=V1×(1+Rf/R1)=0VV1=0.1V,Vo=0.1×(1+Rf/R1)=5V基于运放的AD输入信号调理电路设计专家讲座第9页3.反相加法电路实现平移方案⑴运算放大器实现反相放大电路i1i2iR1RfRV1V2V0Vii1=0i2=i-i1=iV1=V2=0i=Vi/R1i0=0Vo=-Rf×i=-Vi×Rf/R1ΔVi=0.1VVo=-ΔVi×Rf/R1=-5VRf/R1=50Vi=0.273VVo=-13.65VT=0℃T=100℃Vi=0.373VVo=-18.65VV0(V)Vi(V)基于运放的AD输入信号调理电路设计专家讲座第10页⑵运算放大器平移电路方案i1i2iR1RfRV1V2V0Vii1=0i2=i+is

-i1=i+isi2=Vi/R1+Vs/R2R2Vsis若R1=R2i2=(Vi+Vs)/R1Vo=-Rf×i2

=-(Vi+Vs)×Rf/R1

=-(Vi+Vs)×50

Vs=-Vi0=-0.273VVi=0.273VVo=-0×50=0VT=0℃T=100℃Vi=0.373VVo=-0.1×50=-5VV0(V)Vi(V)基于运放的AD输入信号调理电路设计专家讲座第11页七.信号调理电路设计AD592+AD592-V01.恒流赔偿原理变送器电路⑴电路原理图基于运放的AD输入信号调理电路设计专家讲座第12页⑵电路参数计算稳压电路

—为恒压赔偿电路提供稳定电压稳压二极管

D1

工作电流取

3mA

限流电阻R1取1K恒压赔偿电路

—提供273uA恒定赔偿电流限流电阻R2取30K，VR1取5K增益控制电路

—控制输出满度电压为5V电阻满度输入电流为R4取47K，VR2取10K基于运放的AD输入信号调理电路设计专家讲座第13页2.恒压赔偿原理变送器电路AD592+AD592-V0⑴电路原理图基于运放的AD输入信号调理电路设计专家讲座第14页⑵电路参数计算稳压电路

—为恒流赔偿电路提供稳定电压稳压二极管

D1

工作电流取

3mA

限流电阻R1取3K恒压赔偿电路

—提供3.3V恒定压降电阻R2取10K，VR1取5K增益控制电路

—控制输出满度电压为5V电阻满度输入电压为R4取39K，VR2取5K基于运放的AD输入信号调理电路设计专家讲座第15页3.反相加法平移原理变送器电路AD592+AD592-V0⑴电路原理图基于运放的AD输入信号调理电路设计专家讲座第16页⑵电路参数计算平移电路

—抵消0℃

取样电压电阻R4取10K，VR1取5K增益控制电路

—控制输出满度电压为5V电阻满度输入电压为R5取47K，VR2取10K稳压电路

—为恒流赔偿电路提供稳定电压稳压二极管

D1

工作电流取

3mA

限流电阻R3取3K基于运放的AD输入信号调理电路设计专家讲座第17页1.滑动变阻器使用2.稳压二极管使用三.设计注意事项电路中电阻阻值需要调整能够使用滑动变阻器。使用中滑动变阻器应串接电阻，使滑动变阻器单位旋转角度阻值改变尽可能小，以确保调整更准确，并减小各种原因对阻值稳定影响。为了取得稳定电压，能够利用稳压二级管反向击穿特征设计稳压电路。使用中应注意稳压二极管只有经过一定电流情况下，才能取得稳定电压，应正确计算限流电阻阻值。基于运放的AD输入信号调理电路设计专家讲座第18页3.电路干扰抑制4.模拟/数字电源区分使用5.限幅电路设计注意能够在直流放大电路负反馈电阻上并接电容来降低交流增益抑制噪声。不过电容不宜太大，不然会延长放大器对于被测信号响应时间。模拟电路与数字电路电源尽可能分开，不然会产生不良耦合，干扰模拟测量电路正常工作。限幅电路由限幅二极管和限流电阻组成，用于保护后级电路。限流电阻不能够没有，也不能够太大，不然会造成信号衰减，影响测量精度。基于运放的AD输入信号调理电路设计专家讲座第19页四.标定原理与标定方法1.经过标定处理问题使过程称为调“零”使过程称为调“满度”T=0℃T=100℃T(℃)V0(V)基于运放的AD输入信号调理电路设计专家讲座第20页2.恒流赔偿变送器标定原理与标定方法V0(V)V0⑴恒流赔偿变送器电路调“零”原理处理方法：调整VR1，改变is使V0=0---调“零”i0iRisRi1i2T(℃)T=0℃，i≠0或理想运放条件不成立，造成V0≠0基于运放的AD输入信号调理电路设计专家讲座第21页⑵恒流赔偿变送器电路调“满度”原理V0(V)V0T(℃)处理方法：调整VR2，改变i2在VR2上压降，使V0=5V---调“满度”T=100℃，i2=i100-is=100uA，各种原因造成V0≠5Vi2RRi100iisi1基于运放的AD输入信号调理电路设计专家讲座第22页AD592+AD592-V0⑶恒流赔偿变送器电路标定方法设置T=0℃，调整VR1阻值，改变赔偿电流，使V0=0V设置T=100℃，改变I→V转换电阻VR2阻值，使V0=5V以上操作重复2~3遍，标定工作完成。is基于运放的AD输入信号调理电路设计专家讲座第23页3.恒压赔偿变送器标定原理与方法⑴恒压赔偿变送器电路调“零”原理T(℃)i0EsV0(V)V0处理方法：调整VR1，改变i0在VR1上压降，使Vi发生改变，而且使V0=0---调“零”T=0℃，Vi≠0或其它原因，造成V0≠0Vi基于运放的AD输入信号调理电路设计专家讲座第24页⑵恒压赔偿变送器电路调“满度”原理T(℃)V0(V)处理方法：调整VR2，改变放大器增益，使V0=5V---调“满度”T=100℃，各种原因造成V0≠5VV0i100EsVi基于运放的AD输入信号调理电路设计专家讲座第25页AD592+AD592-V0⑶恒压赔偿变送器电路标定方法设置T=0℃，调整VR1阻值，改变取样电压，使V0=0V设置T=100℃，调整VR2阻值，改变放大器增益，使V0=5V以上操作重复2~3遍，标定工作完成。基于运放的AD输入信号调理电路设计专家讲座第26页4.加法平移变送器标定原理⑴加法平移变送器电路调“零”原理T(℃)V0(V)Es处理方法：调整VR1，改变is，使V0=0---