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基于一种智能缩水率机的开发设计
来源:本站整理  作者:佚名  2010-04-08 19:04:33



2. 信号的放大调整
鉴这种传感器为微压传感器,输出为毫伏级,所以用仪表放大器进行放大。
仪表放大器选用美国TI公司的INA128,它是一种低电压通用型仪表放大器,
其特点如下:

  • 低失调电压:50μVmax;
  • 低漂移:0.5μV/℃max;
  • 低输入漂流:5nA max;
  • 高共模抑制比:120dB min;
  • 宽通带:200kHz (G=100);
  • 输入过压保护:±40V;
  • 宽电源电压范围:±2.25~±18V;
  • 低静态电流:700μA;
  • 8脚塑料DIP和SO-8封装。
由于特性优良,加之体积小,并可用一个外部电阻方便地从1到10000设定增益,使得INA128能够广泛应用于信号采集放大、医用仪器及多通道系统等很多领域,可以在低至±2.25V的电源电压下工作并且静态工作电流很小,是便携式和其它用电池供电系统的理想器件。

A. INA128应用注意事项

增益设定
图二表示了INA128的基本连接。用一个独立的外部电阻RG可以获得的放大倍数为:G=1+50kΩ/RG。
式中50kΩ为INA128内部的两个放大器反馈电阻之和,它们都经过激光校正,具有很高的精度和很小的温度系数,手册给定的器件性能已经包括了它们的影响。外接电阻的精度及温度稳定性直接影响增益,特别是增益较大时(G≥100),连线及插口的电阻也会对增益带来附加误差。也就是说,式中的RG值应为外接电阻与连线等杂散电阻的总和。

噪声干扰
INA128的内部噪声很小,当G≥100时,0.1到10Hz的低频噪声大约只有0.2μVp-p,这比目前最新的低噪声斩波放大器还要小很多。为减小外部干扰和电源噪声的影响,应在紧靠电源引脚的地方加接去耦电容器
另外,输出电压是以Ref端为参考点的,一般情况下,Ref应该良好接地,以保证放大器良好的共模抑制比。在引脚Ref增加8Ω的串联电阻,就会使共模抑制比下降80dB(G=1)。
本例中在Ref端接1.2V基准是为了配合微压传感器SMI5551的输出范围以及后级AD转换的输出范围。

失调补偿
INA128经过激光校正,因此,失调和温漂都很小,多数情况下无需调整,必要时可对电路进行外部补偿。加电压跟随器将调零电路与仪表放大器加以隔离,维持引脚Ref的低阻抗,保证了放大器良好的共模抑制比。电流源可用集成电路(例如REF200),也可用电阻代替。当然,用电阻时,电源不稳会对输出产生影响。

输入端电荷泄放通路
INA128的输入阻抗很高,容易产生电荷积累,使输入端电压超过共模电压容许范围,造成输入放大器饱和。但可为电荷提供泄放通路的几种方法。利用变压器的次级中心抽头作为泄放通路。对于热电偶这类低阻抗信号源,在一端接泄漏电阻。而对于高阻信号源,象话筒和水下检测器等,应采用对称电路,以减小输入失调,提高共模抑制比。

共模输入信号范围
若输入信号中的共模电压过大时,会使输入放大器饱和。在临界饱和时,VO的输出电压为VO=VCM-VO/2。INA128的线性输入范围大约从负电源以上1.7V到正电源以下1.4V。对于确定的电源电压,输出电压Vo越大,允许的共模信号越小。如果过大的共模输入AO使得饱和。

低电压运行
INA128的最大特点是适用的电源电压范围很宽。电源电压从±2.25V到±18V变化时,大部分参数仍能维持很好的性能,INA128可在低电压下使用,可以作为便携式或电池供电系统的理想器件。但在低电压使用时要特别注意,保证输入信号被限制在线性范围之内,共模输入电压也不能太大。

输入保护
INA128的输入保护电路都可提供±40V的过压保护,即是说,一个输入端加-40V电压、另一个输入端加+40V电压也不会带来损坏。在正常信号条件下,过压保护电路呈现低串联阻抗;当输入电压过大时,保护电路可使输入电流限制在1.5~5mA的安全范围之内。INA128在不加电源的情况下,对输入端可能产生的静电电荷也具有过压保护作用。

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