第3講測(cè)量低飄程控光耦比較VI轉(zhuǎn)換

1、1測(cè)量放大器簡(jiǎn)介（儀用放大器）測(cè)量放大器簡(jiǎn)介（儀用放大器） 在許多實(shí)際應(yīng)用中，常需對(duì)信號(hào)的兩個(gè)端進(jìn)行測(cè)量（如電橋）注意：對(duì)于有共模干擾的信號(hào)，一般只能用差動(dòng)放大器放大！如圖：V1V2為有用信號(hào)，而不是V1、V2本身大小。稱： VDV1V2 為差模電壓差模電壓（有用信號(hào)） VC（V1+V2）/2 為共模電壓共模電壓（共模干擾）2圖中：一般 R1=R2，R3=R4，R5=R6則放大倍數(shù)：第二級(jí)：3354356460)1 (VRRVRRRRRV第一級(jí)：GRRRVVVVK21214311351210)21 (RRRRVVVKG總放大倍數(shù)3測(cè)量放大器的特點(diǎn)（使用）：1、測(cè)量放大器的輸入阻抗極高； （V1

2、、V2均為同相輸入）2、CMRR共模抑制比高 （對(duì)稱結(jié)構(gòu)，互相抵消）；3、增益K調(diào)節(jié)容易。 （RG 電位器）輸入保護(hù)技術(shù)簡(jiǎn)介：4CMGGVVVVVRRVVVRRVVV)(21)(21V V V 2143522124121135 信號(hào)層對(duì)地電容轉(zhuǎn)換為對(duì)屏蔽層電容，兩者對(duì)共模電壓等電位的，因而使電容失去作用，不會(huì)形成共模電壓引起的電流，防止了共模干擾。主要芯片：AD612/614； AD521/522即：與共模電壓VCM相等的V5經(jīng)A4跟隨器加到屏蔽層上，防止了共模干擾。6低漂移放大器簡(jiǎn)介低漂移放大器簡(jiǎn)介 當(dāng)運(yùn)放用于放大直流或緩慢變化的微弱信號(hào)時(shí)，放大器本身的失調(diào)所形成的溫飄和隨時(shí)間漂移將會(huì)影響放

3、大器的精度，甚至無法放大。 因此，在放大微弱信號(hào)時(shí)，應(yīng)采取專門措施，抑制零飄、溫飄，以保證放大器的精度和線性度。常見的“動(dòng)態(tài)校零”方法：7原理：1、S1、S2為模擬開關(guān)，由斬波驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生的方波控制其交替通斷，C1、C2為記憶電容； 2、當(dāng)S1斷開，S2閉合時(shí)放大器處于調(diào)零階段，此時(shí)A3組成的跟隨器保持在VC2上； 輸入接地，設(shè)eos1、eos2為A1及A2的失調(diào)電壓，V01是調(diào)零的結(jié)果；81110122011)()(AVeVAeVVCOSOSC20111OSOSCeVeV解之得 即在電容上得到充電電壓：VC1=eos1；使A1的總失調(diào)接近于零！ 輸出V01=eos2；相當(dāng)于放大器輸入端失調(diào)電壓

4、eos=V01/A1； 則：93、當(dāng)S1閉合，S2斷開時(shí)，放大器處于跟蹤狀態(tài)，等效電路如下：注：此時(shí)C1電壓保持為VC1eos1 ；以維持調(diào)好的零點(diǎn)；電容C2上電壓跟隨V0的變化，為再輸入調(diào)零時(shí)維持輸出做準(zhǔn)備。10常用芯片：OP07/17/27/37（DIP8） ICL7650（ICL7650）等11程控增益放大器簡(jiǎn)介程控增益放大器簡(jiǎn)介 在多路信號(hào)共用一路A/D通道時(shí)，往往會(huì)遇到各路信號(hào)的電平范圍不一致，此時(shí)需要采用程控增益放大器，其通道結(jié)構(gòu)如下圖所示：12 若AMP的增益固定，則對(duì)某些信號(hào)合適，而對(duì)某些信號(hào)可能超量程，因此AMP的增益需程序來控制，即由軟件控制，而非人工控制。8051CPU控

5、制舉例：13由圖中可看出，對(duì)多路模擬開關(guān)2，若選通道0，則K1選選 通通 IN0 IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7增益增益K 1 2 4 8 16 32 64 12814軟件如下（第0通道，增益128）MOV DPTR，#地址1MOV A，00HMOVX DPTR，AMOV DPTR，#地址2MOV A，07HMOVX DPTR，A選通道選放大倍數(shù)(eg: 0FF80H)(eg: FF/0F/A7)(eg: 80/90/F8)啟動(dòng)A/D，得采樣數(shù)據(jù)15MOV DPTR，#地址1MOV A，07HMOVX DPTR，AMOV DPTR，#地址2MOV A，02HMOVX D

6、PTR，A選IN7選增益4若選第7通道，增益4，則通道選擇如下：16關(guān)于光電耦合器關(guān)于光電耦合器 通常，輸入與計(jì)算機(jī)之間，或計(jì)算機(jī)與輸出通道之間必定存在著電的聯(lián)系電的聯(lián)系。有時(shí)這種聯(lián)系是十分危險(xiǎn)的或不允許的。 例如：測(cè)三相線電壓380V時(shí)，或輸出電脈沖控制可控硅等。前者AC380V可能會(huì)直接引入調(diào)理電路，后者也將可控硅陰極高壓引入輸出調(diào)理板。不安全！ 人們想到用一種器件加到高壓與計(jì)算機(jī)之間；使信號(hào)能通過但又不直接接觸，這就是“光電耦合器件”。17以前，曾用“隔離變壓器”線圈；V1：V2n1：n2缺點(diǎn)：重量大；體積大；頻率特性差；不適合直流 故很難滿足各種需要，尤其是頻率較高場(chǎng)合。因此在現(xiàn)代電子

7、線路中，廣泛采用各種光電耦合器來實(shí)現(xiàn)信號(hào)的電隔離傳輸。18定義：定義：光電耦合器將發(fā)光器件和光敏器件適當(dāng)?shù)亟M合在一起所形成的可控器件。分類： 發(fā)光二極管光敏電阻型 DR； 發(fā)光二極管發(fā)光二極管型 DD； 發(fā)光二極管光敏三極管型 DT； 發(fā)光二極管可控硅型 ；19IF 的大小改變 ROUT 的大?。ǚ蔷€性，近似線性）應(yīng)用受限制：一般用于由隔離的電壓連續(xù)可調(diào)整一可變電阻的場(chǎng)合。應(yīng)用之一：壓縮放大器簡(jiǎn)介IF mAR1101001010.120原理：1、R2作為A1的反饋電阻，當(dāng)Vi輸入增大使輸出V0增大時(shí)，通過R5送到運(yùn)放A2及D組成的放大整流器，使IF增大R2減小A1放大倍數(shù)減小V0基本不變。2、

8、一般R2變化范圍20020M；故當(dāng)輸入信號(hào)變化125dB時(shí)，輸出電壓基本不變。 缺點(diǎn)：線性不好，特殊場(chǎng)合使用。21應(yīng)用2：固態(tài)繼電器工作原理：22原理：1、K為一個(gè)三端雙向可控硅作繼電器的觸頭，K的閉合是用低壓電脈沖來控制的；2、當(dāng)與非門輸入一個(gè)高電平時(shí)，輸出為低二極管發(fā)光ROUT減小V0上升觸發(fā)可控硅導(dǎo)通高壓電加到負(fù)載端。 由于采用了光電耦合器件，使負(fù)載邊高壓220VAC與控制邊的低壓5V完全隔離，保證操作的安全與方便，這是光耦的典型應(yīng)用。23常用芯片：MCD521；P1501等；24DT型光耦：應(yīng)用最廣泛的光耦，開光量使用多。原理簡(jiǎn)介：通有IFD發(fā)光照到二極管基區(qū)產(chǎn)生大量光生載流子在CE間

9、外加電壓作用下，形成IC；FCII 25主要技術(shù)指標(biāo)：1、電流傳輸比：2、最高工作頻率fm； 高頻光耦可達(dá) 2 MHz以上；3、脈沖上升時(shí)間tr和下降時(shí)間tf%100FCII（線性工作區(qū)內(nèi)）trtf26典型應(yīng)用之一：用作開關(guān)量輸入，使高壓輸入與計(jì)算機(jī)隔離說明：當(dāng)Vi外輸入為高D通發(fā)光J通D0“0”V0=“1” 當(dāng)Vi外輸入為低D截止暗J不通D0“1”V0=“0”27典型應(yīng)用之二：用作開關(guān)量輸出，使計(jì)算機(jī)與高壓輸出間隔離說明：當(dāng)CPU=0D發(fā)光J通V0=“0” 當(dāng)CPU=1D不亮J止V0=“1”28注意： 光電耦合器的主要用途是將高壓脈沖控制信號(hào)變成TTL電平控制信號(hào)；進(jìn)行數(shù)字信號(hào)的隔離；使用時(shí)

10、要注意選用合適的分壓電阻R*，使IF滿足器件要求（一般取 320 mA）。29典型應(yīng)用之三：一種實(shí)用的數(shù)字光電隔離電路；接收遠(yuǎn)距離傳來的脈沖信號(hào)的抗干擾隔離電路；說明：1、DW、R1起門限作用，即幅度小于DW擊穿電壓的干擾不能進(jìn)入；2、運(yùn)放A起跟隨作用，使光電器件GD低輸入阻抗與信號(hào)源隔離；3、由于tr、tf問題波形較差，故以TTL與非門整形。30關(guān)于關(guān)于V/IV/I和和I/VI/V轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器一、V/I轉(zhuǎn)換器 電流遠(yuǎn)傳的意義：將電壓變成電流，主要用于遠(yuǎn)距離傳送，減少損耗，線路電阻有分壓，用電壓傳時(shí)會(huì)有壓降損耗。311、普通式mA 20250V5I V5mA 4250V1I V1CCiiVV即

11、：將15V電壓轉(zhuǎn)換成420mA電流。321、偏壓式（實(shí)用）分析：mA 42501VI V1V V0V0，時(shí)，imA 202505I V52202020)28(V V8V0i，時(shí)，33若需要求出 05V轉(zhuǎn)換成420mA，可先將05V 08V（放大 1.6 倍），再用上述電路即可專用芯片：（V-I）XTR110，美Burr-Brown公司 DIP16腳。一般：4V2Ii034二、420 mA 的 I/V 轉(zhuǎn)換VmAV51250)204(01) 1(451250)12501 (010102VVKKVVR0V，4mA5V，20mA5V=35關(guān)于電壓比較器關(guān)于電壓比較器1、符號(hào)：、符號(hào)：2、功能：、功能

12、： 比較兩個(gè)模擬電壓的大小，并根據(jù)比較結(jié)果，在V0端反映高低電平。V0V1V2363、傳輸特性、傳輸特性V1 V0V20（1）理想： V1V2 則 V0為高； V1 VTH時(shí)，V0翻轉(zhuǎn)，使TLrefVVRRRVRRRV2120211Vi繼續(xù)上升時(shí)，輸出一直保持在VOL上不變；Vi下降至VTL時(shí)，V0再次翻轉(zhuǎn)為VOH高電平；即：形成兩個(gè)閥值點(diǎn)，使Vin上升與下降時(shí)閥值點(diǎn)不同。refLTLrefHTHVRRRVRRRVVRRRVRRRV2120211212021141（3）科研應(yīng)用）科研應(yīng)用1、穩(wěn)壓、穩(wěn)流、過壓、過流直流電源控制電路設(shè)計(jì)080VDC 恒壓0120ADC 恒流智能充電器原理：進(jìn)口2萬

13、多4A/600V下圖為通訊用大功率電池充電器直流大功率穩(wěn)壓、穩(wěn)流控制及過壓、過流保護(hù)電路原理示意圖。42電壓調(diào)節(jié)電流調(diào)節(jié)過壓保護(hù)過流保護(hù)工作原理簡(jiǎn)介：43例2：?jiǎn)蝹€(gè)D/A輸出（5V5V）要控制多個(gè)電磁閥動(dòng)作。1閥 （5V 3V）取 4.5V 2閥 （4V 1V）取 2.0V 如：3閥 （1V 2V）取 1.5V 4閥 （3V 5V）取 4.5V 5、6閥 （4V 3V）取 3.5V 7、8閥 （3V 4V）取 3.5V 100噸靜密封測(cè)試臺(tái)；中國石化總公司科技進(jìn)步獎(jiǎng)。44t1 2 3 4 5-5 -4 -3 -2 -1V0 輸出某個(gè)電壓，可以打開單個(gè)電磁閥，也可以打開多個(gè)電磁閥。454V5V2V1V4V3V317、8輸出驅(qū)動(dòng)電路原理圖：D作用？作用？C作用？作用？4647小結(jié)：小結(jié)：介紹放大器、光電耦合、比較器等；內(nèi)容還很多，如有源濾波器（巴特沃茲、切比雪夫、考爾濾波器等），在防止干擾