模拟信号调理电路.ppt

信号调理通道中的常用放大器在智能仪器的信号调理通道中，针对被放大信号的特点，并结合数据采集电路的现场要求，目前使用较多的放大器有仪用放大器、程控增益放大器以及隔离放大器等。6.3.1程控放大器放大器(Amplifier)是信号调理电路中的重要元件，合理选择使用放大器是系统设计的关键。智能仪器常工作于恶劣环境中，要求放大电路兼有高输入阻抗、高共模抑制比、低功耗等特性。程控放大器、测量放大器、隔离放大器等是智能仪器中常用的放大器。单击此处添加小标题1在通用测量仪器中，为了适应不同的工作条件，在整个测量范围内获得合适的分辨率，提高测量精度，常采用可变增益放大器。智能仪器含有微处理器，用仪器内置的程序控制放大器的增益称为程控增益放大器（Programmable-GainAmplifer），简称程控放大器(PGA）。单击此处添加小标题2程控反相放大器、程控同相放大器等程控反相放大器由理想运放条件，有6.4一般反相放大电路6.5反相程控放大电路如图6.5所示，虚线框为模拟开关，模拟开关的闭合位置受控制信号C1、C2的控制，反馈电阻又随开关位置而变，从而实现放大器的增益由程序控制。当放大倍数小于1时，程控反相放大器构成程控衰减器。(2)程控同相放大器6.6一般同相放大电路同相放大器的增益改变Rf或R1，同样可改变放大器的增益，但同相放大器只能构成增益放大器，不能构成衰减放大器。6.7程控同相放大电路图6.7为利用8选1集成模拟开关CD4051构成程控同相放大器的原理电路，图中，C、B、A为通道选择输入端，其状态由程序（D2、D1、D0的状态）控制，C、B、A不同的编码组合决定开关与哪一通道接通，从而选择R0～R7之间的某个电阻接入电路。实现程控增益的功能。CBA：0003．集成程控放大器集成程控放大器种类繁多，如单端输入的PGA103PGA100；差分输入的PGA204、PGA205等。本节介绍BURR－BROWN公司的PGA202/203程控放大器，它应用灵活方便，又无需外围芯片。（2）内部结构图6.8PGA202/203引脚排列和内部结构图GA202/203采用双列直插封装，根据使用温度范围的不同，分为陶瓷封装(－25～＋85℃)和塑料封装(0～＋70℃)两种。引脚排列和内部结构如图6.8所示：?其中，A0、A1为增益数字选择输入端，与TTL、CMOS电平兼容，可以和任何单片机的I/O口直接相连，其增益选择及增益误差见表2.1。表2.1增益选择及误差除表中提供的几种增益外，PGA202/203外接如图6.9所示的缓冲器及衰减电阻，改变电阻R1与R2的比值，可获得更多不同的增益图6.9改变外接电阻获得可变增益图增益与电阻的关系为（3）PGA202基本用法01PGA202不需任何外部调整元件就能可靠工作。但为了保证效果更好，在正、负电源端分别连接一个1μF的旁路钽电容到模拟地，且尽可能靠近放大器的电源引脚，如图6.10所示，由于11脚、4脚上的连线电阻都会引起增益误差，因此11、4脚连线应尽可能短。单击此处添加小标题02图6.10PGA202的基本用法单击此处添加小标题图6.11利用PGA202自动增益控制电路PGA202/203与比较器、二进制加减计数器连接可构成自动增益控制电路，如图6.11所示。将PGA202和PGA203两片级联，如图6.12所示，A3、A2、A1、A0组合可有16种状态，可在1～8000范围内选择16种增益。图6.12PGA202/203级联电路A0A1A2A3101放大倍数是多少？6.3.2仪用放大器仪用放大器(InstrumentationAmplifier)由3个运算放大器组成，如下图6.13所示仪用放大器原理在智能仪器中，常常需要精确放大带有一定共模干扰的微弱的差模信号，要求放大电路输入阻抗和共模抑制比高、误差小、稳定性好。这种用来放大传感器输出的微弱电压或电流信号的放大电路称为仪用放大电路（测量放大电路）。图6.13仪用放大器原理由上图得到运放的放大倍数如何得到？推到过程P17将前述的可编程增益放大器PGA202/203的输入端接上运放（如OPA27）及电阻网络，可组成低噪声的差分仪用放大器，如图6.14所示。图中使用PGA203由于电阻网络的存在，所得到的放大倍数分别是100、200、400、800，即在原PGA203增益的基础上增加了100倍。适当改变200Ω的电阻，还可得到其他放大倍数。图6.14由OPA27及PGA203构成的可变增益仪用放大器推导过程”2.集成仪用放大器