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模拟信号的预处理

时间:2022-10-02 百科知识 版权反馈
【摘要】:由于TD290的隔离作用,传感器可用其他系统作参考,这样,传感器信号和系统没有公共参考点也能正常工作,真正实现了对传感器信号的浮动测量。除TD290的隔离器外,还可用美国AD公司的AD202系列隔离放大器,其输入阻抗高达1012Ω,输入电压为±5V,频率范围为2k Hz,输入电流极小,只有30p A。

模拟脉冲式传感器信号一般需接脉冲限幅电路,使输出变成窄脉冲,方可使用脉冲瞬值保持电路将脉冲扩展,以便进行A/D转换。多数模拟连续式传感器输出的模拟电压在毫伏或微伏数量级,在信号内还夹杂有干扰和噪声,预处理电路的作用就在于将微弱的低电压信号放大,其零位和放大倍数可以调整,使成为A/D转换器所要求的满量程电平。另一方面还可以抑制干扰,降低噪声,从而保证检测的精度,三运放测量放大器是常用的预处理电路之一,如图13-11所示,该测量放大器具有高的输入阻抗,低的输出阻抗,较高的共模抑制比,较低的失调电压和温度漂移。

图13-11 三运放电路

作三运放测量放大器的常用高性能运放有7650-CMOS斩波集成运放 (图13-12),它属第四代运放,采用斩波自动稳零结构,其应用方法和应用场合与其他运放相同,和其他运放互换使用的区别在于电源电压Umax=±5V和负载驱动能力小(一般接10kΩ负载)。外接的Ca、Cb电容器应选用高阻抗、瓷介质、聚苯乙烯材料的优质电容。OP07高稳定度放大器也可作三运放测量放大器。

传感器智能处理中,尤其是在信号采集时要解决不同传感器信号的接地困难问题,也就是电气隔离问题。TD系列放大器采用变压器隔离技术,把输入信号放大、调制成高频信号。经高频磁耦合变压器送到相敏检波器解调,使输入输出间在电气上完全隔离,因此具有很高的共模抑制能力。特别是在信号采集时可解决不同的传感器信号的接地困难。

图13-12 5G7650的应用

图13-13所示为隔离放大器接口电路中应用的实例,Ua为系统地和变送器地之间的共模电压,U0为变送器与地之间的共模电压。由于TD290的隔离作用,传感器可用其他系统作参考,这样,传感器信号和系统没有公共参考点也能正常工作,真正实现了对传感器信号的浮动测量。除TD290的隔离器外,还可用美国AD公司的AD202系列隔离放大器,其输入阻抗高达1012Ω,输入电压为±5V,频率范围为2k Hz,输入电流极小,只有30p A。

AD202系列隔离放大器内部的方波发生器,通过反馈电阻可改变其运算放大器的放大倍数,并且提供有调制频率为25k Hz、经隔离的电源提供传感器测量电路中信号调零用。该芯片的缺点是价格贵,输出阻抗较大,有3~7kΩ,因此拉长线输出时可先通过一级前置放大器 (阻抗变换器)降低其输出阻抗。

图13-13 隔离放大器接口电路中的应用

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