应变电桥式传感器内置低噪声电路设计.pdf

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1、应变电桥式传感器内置低噪声电路设计刘中1，李涛2(1．上海交通大学电子信息与电气工程学院，上海200240；2．中国船舶重工集团公司第704研究所，上海200031)摘要：本文介绍了由仪表运算放大器，24位△一∑模拟／数字转换器ADSl210，集成温度传感器，微处理器和RS232驱动芯片构建的应变电桥式传感器内置低噪声电路，它具有温度补偿、正负电压输入、多量程选择、自校准、零位校准和满量程校准等智能传感器的特点，线性度达到0．005％，可以广泛应用于微弱信号检测，智能变送器等领域，对低噪声精密电路设计也有一定参考价值．关键词：仪表运算放大器；模数转换；智能传感器；温度补偿中图

2、分类号：TP212文献标识码：A文章编号：1005-8354(2010)01-0035-05Built-inLowNoiseCircuitDesignforStrainGaugeBridgeSensorLIUZhon91．LITa02(1．SchoolofElectronicInformationandElectricalEngineering，ShanghaiJiaotongUniversity，Shanghai200240；2．No．704ResearchInstitute，CSIC，Shanghai200031，China)Abstract：Thispaperintro

3、ducesstraingaugetransducerbuilt—inlownoisecircuitwhichiscomposedof24一bits培，m—deltaanalog／digitalconverterADSI210，digitaltemperaturesensor，micro—controllerandRS一232driv—er．Thecircuithastemperaturecompensation，positiveandnegativevoltageinput，programmablegainampli·止r，self-calibration，zeroandfu

4、llscalecalibrationfunctions．Thelinearityarrives0．005％．／tcanbeappliedinweaksignaldetection，intelligenttransmitter，whichhasgreatreferencesignificanceforlownoiseprecisecir-cultdesign．Keywords：instrumentationOPamplifier；analogtodigitalconverter；intelligenttransducer；temperaturecompensationO引言通常

5、，传感器的输出信号都非常微弱，如应变式扭矩传感器的输出电压通常为mv级，如果传输距离较远，作业环境比较恶劣，信号容易受到外界干扰．在传感器内部嵌入信号调理与模数转换电路，可以提高传感器信号的远距离传输及抗f扰能力，同时也可使传感器具有自校准、自补偿、自检验、自适应量程转换以及记忆、存储、通信等智能特性．作者以某智能扭矩传感器为对象，采用仪表运算放大器，24位△一∑模拟／数字转换器ADSl210，集成温度传感器，微处理器和RS232驱动芯片构建了传感器内置低噪声电路，使传感器具有温度补偿、正负电压输入、多量程选择、自收稿13期：2010-01—11作者简介：刘中(1979一)，

6、男，本科，研究方向为仪表仪器工程校准、零位校准和满量程校准等智能传感器的特点，其重复性达到0．005％．本文对有电关电路设计给以详细说明和介绍．1传感器内置低噪声电路原理设计以某智能扭矩传感器为应用对象，本文将基于高精度模数转换器ADSl210设计的应变式扭矩传感器内置低噪声电路原理框图如图1所示．由低噪声仪表放大器，对传感器输出的微弱信号进行预处理放大，采用高分辨率、高精度的模数转换器，将预处理后的模拟信号转换为数字信号，然后通过微处理器把抗干扰能力强的数字信号传输给计算机，由上位机完成数技术篇2010年第一期35据信号处理与显示．图1基于ADC的传感器内置电路原理框图下面

7、对各功能模块的电路没计要点给以详细说明．2低噪声放大电路与滤波器设计2．1精密仪表运算放大器(InstrumentationAmpli-tier)’仪表放大器是一种放大两输入信号电压之差而抑制两输入端共模信号的器件，其典捌的原理结构如图2所示，它具有非常高的输入阻抗并且两输入端阻抗严密匹配，这种结构特点使其非常适合测量低电压和小电流且不降低输入信号源的带载能力．冈此，仪表放大器也为从传感器或其它信号源中提取微弱信号提供了一种有效手段．V图2仪表放大器典型结构图对于本文的应用对象——应变式扭矩传感器，当传