集成运放与模拟调理电路分析课件.ppt

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1、数字化电气测量系统集成运放与调理电路分析数字化电气测量系统构成数字化电气测量系统设计关键点选用正确的MCU/DSP:Onchip资源刚好满足需要(RAM/ROM,A/D,Timer,CAP,QEP,LCD/LED驱动等)编程(ASM,C/C++)和调试(JTAG+USB)方便：难点设计合理的调理电路:难点抗干扰能力电气测量系统的调理电路在现代电气测量系统中，调理电路是一个重要组成部分，它位于传感器和ADC之间，其功能可以概括成以下几点：1．放大作用：将传感器的输出的小信号放大成ADC所需要的单端（sin

2、gle-ended）电压信号，所以调理电路的电压放大倍数应该使传感器的测量范围对应ADC的满量程输入电压范围。2．共模抑制：针对含共模分量的差分信号输入，调理电路的输出应只放大输入的差模信号，输出信号中共模分量理想情况下应为零。3.阻抗转换：如果信号源的输出电阻与放大电路的输入电阻相比不能忽略，则需要调理电路将高阻信号源输出的信号转变成低内阻信号后，再送至下级放大电路放大。4．电气隔离：电气隔离是指高电压和大电流的主回路与电子测量和控制系统间的电气绝缘隔离，隔离最好在传感器/变换器处完成,也可采用隔离调

3、理电路,实现的方法有光电隔离和变压器隔离。易混淆的名词集成运放和集成运放电路集成运放电路是指以集成运放为核心构造的放大电路，该放大电路除了包括集成运放外，还包括输入信号（源）、输入阻抗、反馈阻抗等。集成运放输入阻抗和集成运放电路的输入阻抗集成运放的输入阻抗一般在106以上，但集成运放电路的输入阻抗则与输入阻抗、反馈阻抗有关，特别是在反相放大电路中，输入阻抗就等于输入阻抗。差分信号、串模信号和共模信号差分信号是指叠加有共模信号的串模信号。共模信号是当串模信号为零时信号两极对公共参考端的电压。交流电流的测

4、量一.隔离测量:CT,Hall电流传感器1.按额定电流I1N/I2N、准确度等级和耐压等级选用2.额定电流I2N是交流有效值，实际变化范围是[-1.414I2N，1.414I2N]，设计调理电路还应留余量，如1.5-2倍。3.MCU或DSP片内A/D一般允许0-3V/5V的正极性输入,调理电路需完成电平向上的平移.二.非隔离测量1.电阻分流器(shunt)/电流采样电阻电流互感器调理电路设计举例将I2转化成交流电压.右图推荐两种方法采样小电阻法运放法:要求I2不超过运放的输出电流(sink/source

5、),一般小于10mA.对于大输出电流(1A/5A)的CT,可以再加一级小CT.2.将上面得到的交流电压转化为0-3V,送MCU/DSP的A/D.为MCU、DSP提供0-3V/0-5V单极性正电压集成运算放大器详解由于运算放大器功能的多样性，它可以极大地简便电路的设计，并在可靠性、一致性、耗电、所需PCB面积等方面具有分立器件电路无法比拟的优势,因此选用适合的集成运算放大器的成了调理电路设计的一个重要组成部分。目前，国际上著名的半导体公式都推出了很多高性能的集成运算放大器，其中美国模拟器件半导体公司（An

6、alogDevices）在该产品领域具有领先的设计和门类齐全的产品线，美国国家半导体公司和德州仪器在这方面也占有重要地位。运算放大器高速放大器（大于等于50MHz）(164)精密放大器(510)低功耗(117)低输入偏置电流/FET输入(31)低噪声(45)宽带(135)低偏移电压(99)高电压(4)(<40V)高输出电流(44)(100mA)标准线性放大器(206)比较器(82)仪表放大器(31)单电源(17)双电源(12)差动放大器(25)可编程增益放大器(11)隔离放大器(3)特殊功能放大器跨导放

7、大器(3)对数放大器(7)多路复用器(4)乘法器(1)PWM功率驱动器(16)可变增益放大器(21)某著名半导体公司的运算放大器产品目录种类繁多区别何在?如何选择?理解重要的技术参数是关键.1.集成运放选用一般原则信号调理电路是数字化测量技术的重要环节。模拟信号的放大常选用集成运放。集成运放主要可分为通用型、低失调型、高输入阻抗型、高速型、仪表运放、差分放大器、可程控增益型和隔离型等。首先要根据所放大信号的主要特点和系统环境选用合适的运放。在满足所需电气特性的前提下，选用性能价格比高、通用性强、市场货源

8、充足的运放。通用型运放直流性能较好，种类多，价格低。使用运放数量较多时，可选择双运放或四运放，其特点是内部对称性好，可简化线路，缩小体积和降低成本。若信号源内阻很大，则可选用高输入电阻的运放。另外，像采样/保持、峰值检波、对数放大或反对数放大器、积分器和生物电信号的放大及提取、测量放大电路等均需选择高输入阻抗的集成运放。若放大线路要求低噪声、低漂移和高精度，则应选择低失调、低漂移的低噪声运放。视频信号的放大、处理等场合应选择高速宽带运放。总