(60)--4.1.2程控增益放大器自动检测技术.ppt

Automaticdetectiontechnology《自动检测技术》

1信号的放大与隔离2信号转换电路3信号的处理第4章信号的转换与调理目录

信号的放大与隔离4.1

基本内容4.1信号的放大与隔离测量放大器程控放大器隔离放大器

在模拟系统中，为放大不同的模拟信号，需要使用不同放大倍数。为了解决上述问题，工程上采用改变放大器放大倍数的方法解决。在微机控制的测试系统中，希望用软件控制实现增益的自动变换。具有这种功能的放大器称做程控增益放大器PAG。程控增益放大器4.1.2程控增益放大器

4.1.2程控增益放大器1、程控增益放大器基本原理图4-7所示为利用改变反馈电阻实现量程变换的可变换增益放大器电路原图。当开关K1，K2，K3中之一闭合，其余两个则断开。放大器增益为：利用软件对开关闭合进行选择，实现程控增益变换

4.1.2程控增益放大器2、利用多路模拟开关与反馈电阻组合的PAGCD4051是集成CMOS的八选一多路模拟开关。每次只选一路与公共端接通。通道选择根据输入信号地址和INH端来控制。按真值表4-1，代码均可用TTL/DTL或COMS电平。图4-8为引脚图。CBAINHCOM0000000101010020110310004CBAINHCOM101051100611107×××1×

4.1.2程控增益放大器2、利用多路模拟开关与反馈电阻组合的PAG图4-9所示为由多路模拟开关CD4051与一组反馈电阻合成的程控增益放大器。其中可变电阻是为抵消模拟开关导通电阻和反馈电阻的阻值与增益不匹配。开关导通地址选择位，由程序控制共八个通道。增益为：

4.1.2程控增益放大器3、利用D/A转换器构成的PAG图4-10所示为由10位D/A转换器构成的程控增益放大器。把反馈电阻作为信号Ui输入端，而反馈从D/A转换器的参考电压UR端引入。其增益为:式中：Di为由10位（4～13脚）决定的数字量。

4.1.2程控增益放大器3、利用D/A转换器构成的PAG表4-2列出数字量Di与程控增益放大器的增益A的关系。Di为全0，开环；Di为全1，增益为。

4.1.2程控增益放大器4、利用集成测量放大器与模拟开关组合的PAG由于集成测量放大器具有高共模抑制比、高输入阻抗、低漂移等优点，只需改变一、二个电阻可调整增益而不影响其性能。因此，可利用模拟开关与测量放大器组合成程控增益放大器。图4-11所示为利用AD521测量放大器与模拟开关CD4052组合。软件控制D0，D1选择不同的外接电阻RG调整增益。

在强电或强电磁干扰的环境中，传感器输出的电信号不可避免地混有静电耦合、电磁耦合以及接地回路等干扰信号。在测试系统中，除了将模拟信号先经低通滤波器滤掉部分高频干扰外，还必须合理地处理接地问题，并将放大器加上静电屏蔽和电磁屏蔽，称做隔离放大技术，具有这种功能的放大器称做隔离放大器。隔离放大器4.1.3隔离放大器

4.1.3隔离放大器隔离放大器是指输入、输出、电源、电流和电阻上彼此隔离，使输人与输出间没有直接耦合的测量放大器。隔离放大器具有以下特点：能保护系统中器件不受高共模电压损害，防止高压对低压信号系统的损坏。共模抑制比高，能对直流和低频信号准确安全地测量。泄漏电流低，对于测量放大器的输入端无须提供偏置电流回路。

4.1.3隔离放大器耦合方式主要有两种：变压器耦合和光电偶合隔离放大器组成：隔离放大器由输入部件、调制和解调部件、耦合部件和输出部件组成。变压器耦合特点：具有较高的线性度和隔离性能，但其频带宽度一般小于1KHz。光电偶合特点：可获得10KHz频带宽度，但耦合性能不如变压器耦合。

4.1.3隔离放大器1、284型隔离放大器采用调制式放大方式，其内部分为输入、输出和电源三个彼此完全隔离的部分，并且由低泄漏高频载波变压器耦合在一起。这样可以提高微电流和低频信号的测量精度，减少漂移。

4.1.3隔离放大器2、光电隔离放大器光耦合器是一种电-光-电偶合器件，它的输入量是电流，输出量也是电流，可使两者之间从电气上看却是绝缘的。图为其结构示意图。1—发光二极管；2—引脚；3—金属外壳；4—光敏元件；5—不透光玻璃绝缘材料；6—气隙；7—黑色不透光塑料外壳；8—透明树脂

4.1.3隔离放大器2、光电隔离放大器使用光耦合器能够彻底的切断大地电位差形成的环路电流。近年来，线性光耦合器的性能不断提高，误差可以小于千分之几。下图是采用线性光耦合器的前置放大电路。214561—信号源；2—预放大电路；3—线性光电偶合器件；4—放大器；5