電磁流量計(jì)前置放大電路
電磁流量計(jì)前置放大電路
傳感器得到的測(cè)量信號(hào)很弱，一般為微伏、毫伏級(jí)別，要進(jìn)行精確測(cè)量就需要對(duì)其進(jìn)行放大處理。前置放大電路的作用就是把傳感器得到的微弱的流量信號(hào)放大，同時(shí)還可以抑制變送器兩電極對(duì)地之間存在的同相干擾。前面提到放大電路輸入阻抗R和信號(hào)源內(nèi)阻尺。組成分壓電路如圖2．10。圖2．10傳感器輸入阻抗和信號(hào)源內(nèi)阻關(guān)系
為了降低信號(hào)源內(nèi)阻的影響，放大電路要采用高輸入阻抗。同時(shí)為了解決供電電源干擾耦合到輸入回路所帶來的工頻干擾以及勵(lì)磁磁場(chǎng)的交變變化所產(chǎn)生的其它干擾(共模干擾)，我們采用差分電路來減少共模干擾的影響。線路如圖2．11 該電路特點(diǎn)是一個(gè)差分電路，只對(duì)兩信號(hào)差值進(jìn)行放大，它的差分能力用抑制比來表示。兩個(gè)輸入對(duì)地電位相異時(shí)的增益和電位相同時(shí)的增益之比即稱為“抑制比"，理想上抑制比可以無窮大。這樣我們就能用這個(gè)電路測(cè)量傳感器兩個(gè)電極之間的電位，這樣兩電極對(duì)地的干擾電壓(同相干擾)可以在放大時(shí)受到抑制。綜合起來，此電路具有放大放大差模信號(hào)、抑制共模信號(hào)、輸入阻抗高、輸出阻抗低、失調(diào)小、溫漂小、線性好和增益穩(wěn)定可調(diào)等優(yōu)點(diǎn)。圖2．11前置放大電路該電路Fh----個(gè)放大器組成。4、A：、R1、R：和RG組成的級(jí)放大電路為同相放大電路，該電路實(shí)際是兩電壓跟隨器，它們兩個(gè)反相端由恐相連，具有非常高的輸入阻抗，適合放大微信號(hào)；R，、R。、R，、R。和A，組成第二級(jí)基本差動(dòng)放大器，它可以消除級(jí)的共模信號(hào)，整個(gè)電路通過對(duì)RG的改變來調(diào)整放大倍數(shù)。按照差模和共模輸入的定義，可將巧。和巧：表示為： ，忙％+三％ 協(xié)5， L巧：：％一委％ 令運(yùn)算放大器4、A2、A3的輸入失調(diào)電壓分別為V,ol、V,02、tl,03，A，和彳2 相互失調(diào)電壓為V,o，失調(diào)電流為，，D；其中V,o=V,o。一％：，這樣簡(jiǎn)化得到圖2．12。圖2．12日IJ置放大電蹯，寺，雙電路圖1、閉環(huán)差模電壓增益么玎令v／K=0，假設(shè)電路*平衡對(duì)稱，A。和A2匹配；V,o和110均為零；Rl=R2， R，=R。，R，=R。。由理想運(yùn)放基本特性■=K得r圪=一等("㈨．{％。一％：刮p(R1+RG+R2) (2-6) L鏟萬1。i1％_(-吉％)】上式解得理想條件下閉環(huán)差模電壓增益彳玎： 鏟麗Vo=苦一等∽凈協(xié)7， 由4和A2組成差動(dòng)輸入、差動(dòng)輸出的電壓增益A盯。為：由A3和R3、R。、R5、R。組成的差動(dòng)輸入、單端輸出電壓增益彳玎2： 鋤鋤：2=酉去最一一蓄魯(2-9，’ 由上面可以看出，通過對(duì)比的調(diào)節(jié)可以改變放大倍數(shù)，而且這樣不會(huì)改變整個(gè)電路的對(duì)稱性，不會(huì)降低共模抑制特性。由式看出整個(gè)電路電阻采用精密電阻(例如±O．01％)且溫度匹配到小于2ppm／。C時(shí)，A咿精度可以達(dá)到±0．01％，a斷≤5ppm／。C。2、閉環(huán)差模輸入阻抗R。， ％的中心點(diǎn)是差模信號(hào)零電位點(diǎn)，從彳，和A：的同相端看輸入閉環(huán)差模輸入電阻如為： R礦=[R耐l(1+AOdlE)／／R時(shí)l】+【R耐2(1+,,40d2E)／／R捃2】(2—10) 其中R塒l、R心：和R七。、R缸2分別為A1、A：的差模輸入電阻和共模輸入電阻； Aod。、‰：分別是A，、A：的開環(huán)差模電壓增益；E和E是電壓反饋系數(shù)。互啦孟1 R=彘p11R ， ^ u Ⅳ =五=—午=而{丁(2·) l+去如削～利k 由于運(yùn)放有很高的差模輸入阻抗，選擇合適的運(yùn)放可以使R，，達(dá)1G以上。
3、輸入失調(diào)特性和溫漂
令％=0，只有％作用，設(shè)％，=0。由圖寫出A。、A：的輸入偏流k．、，餾： 和整個(gè)放大器的輸入偏流％、失調(diào)電流k分別為： I L隊(duì)=I IB+三I|o I 2 I ‰叫腰一吉％ (2-12) 一<I <佃=丟(‰+％：) ＼ 110 2 I ml—IIB2 當(dāng)R3=R4=R5=R6時(shí)， Vo=-(Vo．％)-_(1嘍肌一％H以(2-15) 上式表明差模輸入信號(hào)(％一％)的電壓增益彳玎=一(1+等) 等效輸入電壓溫漂為： aTo 亟：.aVo盟．一R2 (2-16) 一==.. ●n- A盯a丁aT A盯、7 分析得出，要求運(yùn)放具有超低失調(diào)和超低溫漂特性時(shí)，應(yīng)使A。、A：的％。和V,02盡可能小(例如5pV～10／aV)，在溫度域使其匹配到7,o=(％l一％2)專0 (例如％≤(5～10)uV，還應(yīng)使其匹配到％=(，加1一％2)_O(IJo≤O．1nA)。在A盯=1時(shí)，R：越大或％越大，輸入失調(diào)溫漂越大，故應(yīng)選使R。、R：盡可能小。
4、共模抑制特性共模抑制比Kc揪是用來衡量放大器抑制共模信號(hào)的一個(gè)綜合指標(biāo)，差模電壓增益越大，共模電壓增益越小，共模抑制能力越好，放大電路性能越好，因此Kc凇越大越好。令％=0，除4、彳：和A，的K=腳，、Kc揪：和K：枷，不是無窮大外，設(shè)
4、彳2和A；的其余指標(biāo)均為理想。作用在放大電路第二級(jí)A，輸入端的共模電壓為％3=ii(％。+Vo：)，其共模輸出電壓％，為： V03--[彳玎：1．巒磊1+i1]。％s (2_17) 等效到第二級(jí)輸入端的共模輸入誤差電壓‰，為‰s 2％s‘瓦1忑+i1】(2一18) 按定義得到第二級(jí)的共模抑制比為： ‰。=瓦V／c3=二[1=二[ ‘2—19) (Kc懈)R Kc搬3 其中(Kc枷)R是假設(shè)Kc凇，=∞時(shí)，僅考慮電阻R3、R。、R，、R。間失配的共模抑制比： c‰小矗嘗‰ 浯2∞ 上式表明，Kc揪3≥10(Kc黼)R時(shí)，第二級(jí)放大器的Kc凇。主要受到電阻失配偏差6限定。下面分析圖2．12中的K徹。分別求出％通過4、A：在D】、Q點(diǎn)產(chǎn)生的誤差分量設(shè)加在A：同相端的％=0，則％=0，經(jīng)4在q點(diǎn)產(chǎn)生電壓為： ％·=哪+憊)(1一去) c2乏·， 再設(shè)加在同相端％=0，但％經(jīng)彳：和R：構(gòu)成電壓跟隨器得％=％，作用于4反相端，在q產(chǎn)生誤差電壓為： Vo。：--KR：,(1-去)％(2-22) 得到Dl的共模誤差電壓為‰·=％·+嵫：=％(1+iRl，瓦i1一旦≠。去) (2-23) 同理，％經(jīng)彳2、與通過彳l再經(jīng)過么：在02點(diǎn)所得到的總共模電壓為： 協(xié)啊啥唧+去。去一警，忐， p24， 由圖2．12得整個(gè)電路共模誤差電壓‰為： ‰=瑟：二(‰，+‰z) (2-25) 如果運(yùn)放4、A2及外部電阻精確匹配，即Kc艦．=Kc艦2、R。=R：=R，上式可化簡(jiǎn)為： ‰=‰叱(1一去)(2-26) 1 ‰=忐”i1)(2-27) 彳咿。=1+罷，Avy：=0等效到放大器輸入端的共模誤差電壓為： ％2等2殺”去，c‰0)．1(2-28) 放大器的共模抑制比Kc艦為‰=鼉=圭‰o≈Av_nK懈。億2" Kc凇1 可見，在4、么，及兄、R，精確匹配條件下，放大器的K～。與Kr.．、K～。，無關(guān)，僅與級(jí)的增益彳玎。和第二級(jí)的Kc柳。有關(guān)。要提高Kc腳就要Kc褓，、Kc艦2 及R1、R2盡量匹配；要提高Kc凇o，R3、R4與R5、R6也要盡量匹配。--擴(kuò)展閱讀：開封中儀流量?jī)x表有限公司專業(yè)生產(chǎn)電磁流量計(jì)、孔板流量計(jì)、渦街流量計(jì)、文丘里流量計(jì)、v錐流量計(jì)、v型錐流量計(jì)、噴嘴流量計(jì)、插入式電磁流量計(jì)、智能電磁流量計(jì)、分體式電磁流量計(jì)、一體式電磁流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)孔板、一體化孔板流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)噴嘴流量計(jì)、長(zhǎng)徑噴嘴流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)噴嘴、長(zhǎng)徑噴嘴、插入式渦街流量計(jì)、智能渦街流量計(jì)、錐型流量計(jì)、v錐型流量計(jì)、節(jié)流裝置、節(jié)流孔板、限流孔板等流量產(chǎn)品，更多有關(guān)電磁流量計(jì)、孔板流量計(jì)、渦街流量計(jì)的信息請(qǐng)?jiān)L問開封中儀網(wǎng)站：
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