第3讲测量低飘程控光耦比较VI转换课件

测量放大器简介（仪用放大器）测量放大器简介（仪用放大器）在许多实际应用中，常需对信号的两个端进行测量（如电桥）注意：对于有共模干扰的信号，一般只能用差动放大器放大！如图：V1V2为有用信号，而不是V1、V2本身大小。称：VDV1V2 为差模电压差模电压（有用信号）VC（V1+V2）/2 为共模电压共模电压（共模干扰）1图中：一般 R1=R2，R3=R4，R5=R6则放大倍数：第二级：第一级：总放大倍数2测量放大器的特点（使用）：1、测量放大器的输入阻抗极高；（V1、V2均为同相输入）2、CMRR共模抑制比高 （对称结构，互相抵消）；3、增益K调节容易。（RG 电位器）输入保护技术简介：34 信号层对地电容转换为对屏蔽层电容，两者对共模电压等电位的，因而使电容失去作用，不会形成共模电压引起的电流，防止了共模干扰。主要芯片：AD612/614；AD521/522即：与共模电压VCM相等的V5经A4跟随器加到屏蔽层上，防止了共模干扰。5低漂移放大器简介低漂移放大器简介 当运放用于放大直流或缓慢变化的微弱信号时，放大器本身的失调所形成的温飘和随时间漂移将会影响放大器的精度，甚至无法放大。因此，在放大微弱信号时，应采取专门措施，抑制零飘、温飘，以保证放大器的精度和线性度。常见的“动态校零”方法：6原理：1、S1、S2为模拟开关，由斩波驱动器产生的方波控制其交替通断，C1、C2为记忆电容；2、当S1断开，S2闭合时放大器处于调零阶段，此时A3组成的跟随器保持在VC2上；输入接地，设eos1、eos2为A1及A2的失调电压，V01是调零的结果；7解之得 即在电容上得到充电电压：VC1=eos1；使A1的总失调接近于零！输出V01=eos2；相当于放大器输入端失调电压eos=V01/A1；则：83、当S1闭合，S2断开时，放大器处于跟踪状态，等效电路如下：注：此时C1电压保持为VC1eos1；以维持调好的零点；电容C2上电压跟随V0的变化，为再输入调零时维持输出做准备。9常用芯片：OP07/17/27/37（DIP8）ICL7650（ICL7650）等10程控增益放大器简介程控增益放大器简介 在多路信号共用一路A/D通道时，往往会遇到各路信号的电平范围不一致，此时需要采用程控增益放大器，其通道结构如下图所示：11 若AMP的增益固定，则对某些信号合适，而对某些信号可能超量程，因此AMP的增益需程序来控制，即由软件控制，而非人工控制。8051CPU控制举例：12由图中可看出，对多路模拟开关2，若选通道0，则K1选选 通通 IN0 IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7增益增益K 1 2 4 8 16 32 64 12813软件如下（第0通道，增益128）MOV DPTR，#地址1MOV A，00HMOVX DPTR，AMOV DPTR，#地址2MOV A，07HMOVX DPTR，A选通道选放大倍数(eg:0FF80H)(eg:FF/0F/A7)(eg:80/90/F8)启动A/D，得采样数据14MOV DPTR，#地址1MOV A，07HMOVX DPTR，AMOV DPTR，#地址2MOV A，02HMOVX DPTR，A选IN7选增益4若选第7通道，增益4，则通道选择如下：15关于光电耦合器关于光电耦合器 通常，输入与计算机之间，或计算机与输出通道之间必定存在着电的联系电的联系。有时这种联系是十分危险的或不允许的。例如：测三相线电压380V时，或输出电脉冲控制可控硅等。前者AC380V可能会直接引入调理电路，后者也将可控硅阴极高压引入输出调理板。不安全！人们想到用一种器件加到高压与计算机之间；使信号能通过但又不直接接触，这就是“光电耦合器件”。16以前，曾用“隔离变压器”线圈；V1：V2n1：n2缺点：重量大；体积大；频率特性差；不适合直流 故很难满足各种需要，尤其是频率较高场合。因此在现代电子线路中，广泛采用各种光电耦合器来实现信号的电隔离传输。17定义：定义：光电耦合器将发光器件和光敏器件适当地组合在一起所形成的可控器件。分类：发光二极管光敏电阻型 DR；发光二极管发光二极管型 DD；发光二极管光敏三极管型 DT；发光二极管可控硅型；18IF 的大小改变 ROUT 的大小（非线性，近似线性）应用受限制：一般用于由隔离的电压连续可调整一可变电阻的场合。应用之一：压缩放大器简介IF mAR1101001010.119原理：1、R2作为A1的反馈电阻，当Vi输入增大使输出V0增大时，通过R5送到运放A2及D组成的放大整流器，使IF增大R2减小A1放大倍数减小V0基本不变。2、一般R2变化范围20020M；故当输入信号变化125dB时，输出电压基本不变。缺点：线性不好，特殊场合使用。20应用2：固态继电器工作原理：21原理：1、K为一个三端双向可控硅作继电器的触头，K的闭合是用低压电脉冲来控制的；2、当与非门输入一个高电平时，输出为低二极管发光ROUT减小V0上升触发可控硅导通高压电加到负载端。由于采用了光电耦合器件，使负载边高压220VAC与控制边的低压5V完全隔离，保证操作的安全与方便，这是光耦的典型应用。22常用芯片：MCD521；P1501等；23DT型光耦：应用最广泛的光耦，开光量使用多。原理简介：通有IFD发光照到二极管基区产生大量光生载流子在CE间外加电压作用下，形成IC；24主要技术指标：1、电流传输比：2、最高工作频率fm；高频光耦可达 2 MHz以上；3、脉冲上升时间tr和下降时间tf（线性工作区内）trtf25典型应用之一：用作开关量输入，使高压输入与计算机隔离说明：当Vi外输入为高D通发光J通D0“0”V0=“1”当Vi外输入为低D截止暗J不通D0“1”V0=“0”26典型应用之二：用作开关量输出，使计算机与高压输出间隔离说明：当CPU=0D发光J通V0=“0”当CPU=1D不亮J止V0=“1”27注意：光电耦合器的主要用途是将高压脉冲控制信号变成TTL电平控制信号；进行数字信号的隔离；使用时要注意选用合适的分压电阻R*，使IF满足器件要求（一般取 320 mA）。28典型应用之三：一种实用的数字光电隔离电路；接收远距离传来的脉冲信号的抗干扰隔离电路；说明：1、DW、R1起门限作用，即幅度小于DW击穿电压的干扰不能进入；2、运放A起跟随作用，使光电器件GD低输入阻抗与信号源隔离；3、由于tr、tf问题波形较差，故以TTL与非门整形。29关于关于V/IV/I和和I/VI/V转换器转换器一、V/I转换器 电流远传的意义：将电压变成电流，主要用于远距离传送，减少损耗，线路电阻有分压，用电压传时会有压降损耗。301、普通式即：将15V电压转换成420mA电流。311、偏压式（实用）分析：32若需要求出 05V转换成420mA，可先将05V 08V（放大 1.6 倍），再用上述电路即可专用芯片：（V-I）XTR110，美Burr-Brown公司 DIP16脚。一般：33二、420 mA 的 I/V 转换0V，4mA5V，20mA5V=34关于电压比较器关于电压比较器1、符号：、符号：2、功能：、功能：比较两个模拟电压的大小，并根据比较结果，在V0端反映高低电平。V0V1V2353、传输特性、传输特性V1 V0V20（1）理想：V1V2 则 V0为高；V1 VTH时，V0翻转，使Vi继续上升时，输出一直保持在VOL上不变；Vi下降至VTL时，V0再次翻转为VOH高电平；即：形成两个阀值点，使Vin上升与下降时阀值点不同。40（3）科研应用）科研应用1、稳压、稳流、过压、过流直流电源控制电路设计080VDC 恒压0120ADC 恒流智能充电器原理：进口2万多4A/600V下图为通讯用大功率电池充电器直流大功率稳压、稳流控制及过压、过流保护电路原理示意图。41电压调节电流调节过压保护过流保护工作原理简介：42例2：单个D/A输出（5V5V）要控制多个电磁阀动作。1阀 （5V 3V）取 4.5V 2阀 （4V 1V）取 2.0V 如：3阀 （1V 2V）取 1.5V 4阀 （3V 5V）取 4.5V 5、6阀 （4V 3V）取 3.5V 7、8阀 （3V 4V）取 3.5V 100吨静密封测试台；中国石化总公司科技进步奖。43t1 2 3 4 5-5 -4 -3 -2 -1V0 输出某个电压，可以打开单个电磁阀，也可以打开多个电磁阀。444V5V2V1V4V3V317、8输出驱动电路原理图：D作用？作用？C作用？作用？4546小结：小结：介绍放大器、光电耦合、比较器等；内容还很多，如有源滤波器（巴特沃兹、切比雪夫、考尔滤波器等），在防止干扰、消除混叠、信号恢复等方面有重要作用；电路复杂、情况千变万化，不能完全涉及；不同场合要采取不同方法，电路也各种各样，应具体问题具体分析，合理选择所需器件，正确设计；47从DAS角度讲，能否达到所需精度和分辨率，最关键最困难的工作还是信号调理部分，如果这部分工作没做好，后面的工作无从谈起。由于这部分常出现意想不到的振荡、干扰等故障，原因难查，设计制作时，要严格筛选器件、老化实验、防干扰措施、焊接质量、PCB布线技术等。48