第3講測量低飄程控光耦比較VI轉(zhuǎn)換課件

測量放大器簡介（儀用放大器）在許多實際應(yīng)用中，常需對信號的兩個端進(jìn)行測量（如電橋）注意：對于有共模干擾的信號，一般只能用差動放大器放大！如圖：V1－V2為有用信號，而不是V1、V2本身大小。稱：VD＝V1－V2為差模電壓（有用信號）

VC＝（V1+V2）/2為共模電壓（共模干擾）1圖中：一般R1=R2，R3=R4，R5=R6則放大倍數(shù)：第二級：第一級：總放大倍數(shù)2測量放大器的特點（使用）：1、測量放大器的輸入阻抗極高；

（V1、V2均為同相輸入）2、CMRR共模抑制比高（對稱結(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)簡介：34信號層對地電容轉(zhuǎn)換為對屏蔽層電容，兩者對共模電壓等電位的，因而使電容失去作用，不會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。5低漂移放大器簡介當(dāng)運放用于放大直流或緩慢變化的微弱信號時，放大器本身的失調(diào)所形成的溫飄和隨時間漂移將會影響放大器的精度，甚至無法放大。因此，在放大微弱信號時，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“動態(tài)校零”方法：6原理：1、S1、S2為模擬開關(guān)，由斬波驅(qū)動器產(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→放大器處于調(diào)零階段，此時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；7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e’os=V01/A1；

則：83、當(dāng)S1閉合，S2斷開時，放大器處于跟蹤狀態(tài)，等效電路如下：注：此時C1電壓保持為VC1≈eos1

；以維持調(diào)好的零點；電容C2上電壓跟隨V0的變化，為再輸入調(diào)零時維持輸出做準(zhǔn)備。9常用芯片：OP07/17/27/37（DIP8）ICL7650（ICL7650）等10程控增益放大器簡介在多路信號共用一路A/D通道時，往往會遇到各路信號的電平范圍不一致，此時需要采用程控增益放大器，其通道結(jié)構(gòu)如下圖所示：11若AMP的增益固定，則對某些信號合適，而對某些信號可能超量程，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控制舉例：12由圖中可看出，對多路模擬開關(guān)2，若選通道0，則K＝1選通IN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7增益K

124816326412813軟件如下（第0通道，增益128）MOVDPTR，#地址1MOVA，＃00HMOVX@DPTR，AMOVDPTR，#地址2MOVA，＃07HMOVX@DPTR，A選通道選放大倍數(shù)(eg:0FF80H)(eg:FF/0F/A7)(eg:80/90/F8)啟動A/D，得采樣數(shù)據(jù)……14MOVDPTR，#地址1MOVA，＃07HMOVX@DPTR，AMOVDPTR，#地址2MOVA，＃02HMOVX@DPTR，A選IN7選增益4若選第7通道，增益4，則通道選擇如下：15關(guān)于光電耦合器通常，輸入與計算機(jī)之間，或計算機(jī)與輸出通道之間必定存在著電的聯(lián)系。有時這種聯(lián)系是十分危險的或不允許的。例如：測三相線電壓380V時，或輸出電脈沖控制可控硅等。前者AC380V可能會直接引入調(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算機(jī)之間；使信號能通過但又不直接接觸，這就是“光電耦合器件”。16以前，曾用“隔離變壓器”線圈；V1：V2＝n1：n2缺點：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，尤其是頻率較高場合。因此在現(xiàn)代電子線路中，廣泛采用各種光電耦合器來實現(xiàn)信號的電隔離傳輸。17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：①發(fā)光二極管＋光敏電阻型D－R；②發(fā)光二極管＋發(fā)光二極管型D－D；③發(fā)光二極管＋光敏三極管型D－T；④發(fā)光二極管＋可控硅型；18IF的大小→改變ROUT

的大小（非線性，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)整一可變電阻的場合。應(yīng)用之一：壓縮放大器簡介IFmAR1101001010.119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，通過R5送到運放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、一般R2變化范圍200Ω－20MΩ；故當(dāng)輸入信號變化125dB時，輸出電壓基本不變。缺點：線性不好，特殊場合使用。20應(yīng)用2：固態(tài)繼電器工作原理：21原理：1、K為一個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)與非門輸入一個高電平時，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。22常用芯片：MCD521；P1501等；23D－T型光耦：應(yīng)用最廣泛的光耦，開光量使用多。原理簡介：通有IF→D發(fā)光→照到二極管基區(qū)→產(chǎn)生大量光生載流子→在CE間外加電壓作用下，形成IC；24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)2MHz以上；3、脈沖上升時間tr和下降時間tf（線性工作區(qū)內(nèi)）trtf25典型應(yīng)用之一：用作開關(guān)量輸入，使高壓輸入與計算機(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”26典型應(yīng)用之二：用作開關(guān)量輸出，使計算機(jī)與高壓輸出間隔離說明：當(dāng)CPU=0→D發(fā)光→J通→V0=“0”當(dāng)CPU=1→D不亮→J止→V0=“1”27注意：光電耦合器的主要用途是將高壓脈沖控制信號變成TTL電平控制信號；進(jìn)行數(shù)字信號的隔離；使用時要注意選用合適的分壓電阻R*，使IF滿足器件要求（一般取3－20mA）。28典型應(yīng)用之三：一種實用的數(shù)字光電隔離電路；接收遠(yuǎn)距離傳來的脈沖信號的抗干擾隔離電路；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、運放A起跟隨作用，使光電器件GD低輸入阻抗與信號源隔離；3、由于tr、tf問題波形較差，故以TTL與非門整形。29關(guān)于V/I和I/V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，用電壓傳時會有壓降損耗。301、普通式即：將1－5V電壓轉(zhuǎn)換成4－20mA電流。311、偏壓式（實用）分析：32若需要求出0－5V轉(zhuǎn)換成4－20mA，可先將0－5V0－8V（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：33二、4－20mA

的I/V轉(zhuǎn)換0V，4mA5V，20mA5V=34關(guān)于電壓比較器1、符號：2、功能：比較兩個模擬電壓的大小，并根據(jù)比較結(jié)果，在V0端反映高低電平。V0V1V2353、傳輸特性V1V0V20（1）理想：V1>V2

則V0為高；

V1<V2

則V0為低；

V1=V2

則V0不定。（2）實際：V1接近V2時，V0達(dá)到規(guī)定的電平，不穩(wěn)定，這個區(qū)域稱為“死區(qū)”，或“線性過渡區(qū)”。實際應(yīng)用中，盡量避免這一區(qū)域。V1V0V20死區(qū)36注意：很多運放稱“集電極開路型“輸出；則必須加上拉電阻，否則不能工作，相當(dāng)于沒加電源。4、常用器件：

LM139/239/339系列375、電壓比較器的應(yīng)用（1）電平檢測器注意：閥值電壓概念VTH－當(dāng)輸出電壓發(fā)生電平跳變時，所對應(yīng)的比較器輸入電壓稱為閥值電壓。理想：VTH=Vref

實際：由于VOS和IOS的存在，ΔVTH=±（VTH+IOSRi），應(yīng)盡量避免使用此區(qū)域！38（2）遲滯比較器器（Hysteresis

Comparater）電路：VTHVTLV0Vin0VOLVOH由于存在正反饋，使V+電壓不等于參考電壓，而與輸出有關(guān)。39由圖可知：當(dāng)某時刻，V0為正時，V+有個電壓VTH；Vi上升至>VTH時，V0翻轉(zhuǎn)，使Vi繼續(xù)上升時，輸出一直保持在VOL上不變；Vi下降至VTL時，V0再次翻轉(zhuǎn)為VOH高電平；即：形成兩個閥值點，使Vin上升與下降時閥值點不同。40（3）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0－80VDC恒壓0－120ADC恒流智能充電器原理：進(jìn)口2萬多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。41電壓調(diào)節(jié)電流調(diào)節(jié)過壓保護(hù)過流保護(hù)工作原理簡介：42例2：單個D/A輸出（－5V～＋5V）要控制多個電磁閥動作。1＃閥（－5V～

－3V）→取－4.5V2＃閥（－4V～

－1V）→?。?.0V如：3＃閥（＋1V～

＋2V）→?。?.5V4＃閥（＋3V～

＋5V）→取＋4.5V5、6＃閥（－4V～

－3V）→取－3.5V7、8＃閥（＋3V～

＋4V）→?。?.5V100噸靜密封測試臺；中國石化總公司科技進(jìn)步獎。43t12345-5-4-3-2-1V0⑤⑥①②③④⑦⑧輸出某個電壓，可以打開單個電磁閥，也可以打開多個電磁閥。44－4V－5V＋2V＋1V＋4V＋3V3＃1＃7、8＃輸出驅(qū)動電路原理圖：D作用？