3 放大保护电路的设计
由于模数转换器件的输入电压范围一般为O V~5 V,而模拟信号电压一般在1V以下,与A/D器件的输入电压范围相比,范围过小,影响模数转换的精度.所以在采样保持器之后,在进行A/D转换之前需要把模拟信号电压最大电压放大到接近模数转换器件的VREF+。
本放大电路采用OP_07作为运算放大电路主要器件,由于OP-07运算放大器输出端的电压在-15 V~+15 V变化.远远超过模数转换器信号电压输入范围。很容易烧坏模数转换器,因此在放大电路之后要接保护电路,然后信号才能进入A/D转换器进行模数转换。
放大保护电路的设计如图3所示。
从式(1)可看出,Vinad不会超过A/D转换器的VREF+的值。反向接二级管的作用是当运放的输出端输出负电压时,形成了从地流向运算放大器的电流,避免了A/D转换器的输入电流为负电压而损坏A/D转换器的情况。
4 放大保护电路设计要点
4.1 保护电路采用电阻分压
图3中采用电阻分压的办法使进入A/D转换器的输入信号电压控制在0 V~5 V之间,如果这里采用5 V的稳压二极管也可以起到保护A/D的作用。但是信号的线性增大不能通过A/D转换器体现出来,所以这里的保护电路采用电阻分压更合理。
4.2 运放电路抑制零点漂移的设计
不同的运算放大器抑制失调和漂移的性能是不同的,本电路中虽然选取了低失调低漂移的运算放大器OP-07,但实际使用中我们发现仍然存在失调和漂移。为了提高放大信号的精度,因此在电路中要设计凋零电路.图3中由J4和RP1组成了调零电路。当采用调线端子使反相输入端和同相输入端短路时认为输入信号为0 V,则调节电位器RP1,使输出端6的Vo=0 V。
4.3 补偿电阻的计算和选取
图3采用的同相比例放大电路,图中补偿电阻R1的值为:R1=R2//R9=3.8 k,在实际选取电阻时通常使R1=R2,特别当反馈电阻R9>>R2时,这种选取更精确一些。此电路经过实际运用,漂移调零电路电位器调节灵敏。保护电路的设计对于模数转换器起到了保护作用,不存在烧坏芯片的现象。