基于运放的AD输入信号调理电路设计

.
+5
D2 1 N4 1 48 R5 1K
D3 1 N4 1 48
V0
14
⑵ 电路参数计算
稳压电路 — 为恒流补偿电路提供稳定的电压
稳压二极管 D1 工作电流取 3mA 限流电阻 R (1 12 3 .3 V ) V 3m 2 .9A K
R1 取 3K
恒压补偿电路 — 提供 3.3V 恒定压降
恒压补偿电路 — 提供 273uA 恒定补偿电流
限流电阻 R V 2 R 9 .1 V 2 17 A 3 3 .3 3K
R2 取 30K，VR1 取 5K
增益控制电路 — 控制输出满度电压为 5V
满度输入电流为 3 7A -3 2 7A 31 0A 0
电阻 RV 4 R 5 V 2 10 A 050K
电阻 R V 2 R 3 .3 V 1 27 A 1 3 .1 2K
R2 取 10K，VR1 取 5K
增益控制电路 — 控制输出满度电压为 5V
V0 (V)
5
V0
i(uA)
0
100
Vo=50×(i1- 273)×10-3
i1 = 273uA(0℃)
Vo=0V
i1
=
373uA
.
(100℃)
Vo=5V 7
2.电阻取样电路的平移方案
⑴ 电阻取样恒压补偿电路
VCC
Vi(V)
0.373
i
vi 0.273
+
0.200
vR R=1K
-
0.100
vs
0
Vs= -0.273V T = 0℃ T = 100℃
ΔVi = 0.1V Vo= -ΔVi×Rf/R1= -5V
Rf/R1= 50
.
T = 0℃ Vi=0.273V
Vo= -13.65V
T = 100℃ Vi=0.373V
Vo= -18.65V
10
⑵ 运算放大器平移电路方案
R2 Vs
Rf
Vi
R1 is V2 i1 i2
i V1
V0 (V)
0.1
V0 - 5V
0
i1 = 273uA i1 = 373uA
i2 = 273uA . i2 = 273uA
T(℃)
100 i = 0uA i = 100uA
6
⑵ 平移后的电流→电压转换电路特性
+V
R1 i2 i
i1
-V
50K
V2 V1
R
V1=V2=0 i2= +V/R1 = 273uA i = i1- i2=i1- 273uA
100
Vi=0.273V Vi=0.373V
4
⑵ 运算放大器电流→电压转换电路
R
V0 (V)
i0 V2 i1 i2 V1
18.65V V0
13.65V
R i(uA)
273A 373A
i1=0 i2=i0-i1=i0 V1=V2=0 Vo=R×i0
i0=0
R=50K
Vo=R×i0=0V
T = 0℃
i0=100uA
VR = 0.273V VR = 0.373V
.
T(℃) 100 Vi=VR+VS=0V Vi=VR+VS=0.1V
8
⑵ 用同相比例放大电路实现设计要求
VCC
AD592
1K vi
V0 (V)
v1
5
V0
0.273V V1= Vi ,
R1
Rf
0
Vo= V1(1 + Rf /R1)
0.1
Vi(V)
T = 0℃, V1= 0V, Vo= V1×(1 + Rf /R1)=0V T = 100℃, V1= 0.1V, Vo= 0.1×(1 + Rf /R1)=5V
T(℃)
0
100
T=0℃ vo=0V T=100℃ vo=5V
5V/100 ℃ = 0.05V/℃
.
3
3. 电流→电压转换电路方案
⑴ 电阻取样电路
VCC
Vi(V)
0.373
i
0.273
0.200
+
vi
0.100
- R=1K
0
T = 0℃ T = 100℃
i = 273uA
i = 373uA
.
T(℃)
AD592-
-1 2
R4 4 7K
+12
VR2 1 0K
1 04
1 04 -1 2
.
+5
D2 1 N41 4 8
R5 1K
D3 1 N41 4 8
V0
12
⑵ 电路参数计算
稳压电路 — 为恒压补偿电路提供稳定的电压 稳压二极管 D1 工作电流取 3mA 限流电阻 R (1 12 9 .1 V ) V 3m 9 A 70 R1 取 1K
基于运放的AD输入信号调理电 路设计
.
1
一.电流/电压转换电路设计
1. AD592 特性分析
V CC
i(uA)
AD592
373
i2
273
i1
电流表
0
1uA/℃ T=0℃ i1=273uA T=100℃ . i2=373uA
T(℃) 100
i2-i1=100uA
2
2. 变送器特性分析
V0 (V)
5
解得：Rf /R1=49
.
9ຫໍສະໝຸດ Baidu
3.反相加法电路实现的平移方案
⑴ 运算放大器实现的反相放大电路
Rf
Vi R1 V2 i1 i2 i V1
R
V0 (V)
0.273
0.373
Vi(V)
V0
-13.65V
-18.65V
i1=0 i2=i - i1= i V1=V2=0 i=Vi/R1
i0=0 Vo= -Rf×i = -Vi×Rf/R1
R4 取 47K，VR2 取 10K
.
13
2. 恒压补偿原理变送器电路 ⑴ 电路原理图
+12
AD592+
+12 1 04
AD592-
R2 1 0K
1 04
-1 2 VR1 5K
R1 3K
R3
1 00 u
D1
-1 2
1 0K
3 .3 V
+12 1 04
R4 3 9K
-1 2
1 04
VR2 5K
1 04
.
T = 0℃ Vi=0.273V Vo= -0×50=0V T = 100℃ Vi=0.373V Vo= -0.1×50= -5V
11
七.信号调理电路设计
1. 恒流补偿原理变送器电路
⑴ 电路原理图
+12
R1 1K
1 04
1 00 u
D1 9 .1 V
VR1 5K
R2 3 0K
AD592+
R3 4 7K
i0 = 273uA
Vo=R×i0=5V
Vo=13.65V
.
T = 100℃
i0 = 373uA
Vo=18.65V
5
二.放大与平移电路设计
1.运算放大器电流→电压转换电路的平移方案 ⑴ AD592的恒流补偿电路
+V
i(uA)
273uA 恒流源
AD592
i2 373
i 273
200
i1 100
-V
T = 0℃ T = 100℃
0.2730.373
Vi(V)
R
-13.65V
i1=0 i2= i + is - i1= i + is i2= Vi/R1+ Vs/R2 若 R1=R2
i2= (Vi+ Vs)/R1
-18.65V
Vo= -Rf×i2 = -(Vi+Vs)×Rf/R1 = -(Vi+Vs) ×50
Vs = -Vi0= -0.273V