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电 路 综 合 创 新 实 验（论 文） 题目: 基于Tiva TM4C123GH6PM单片机技术的恒流源及仪用放大组合测电阻的实现 学科类别：通信工程 姓 名 学 院 专 业 班 级 学 号 班内序号 指导教师 年 月 图2-1 恒流源电路 直流电源为5V。LM285-2-8稳压管稳压值为2.5V，运放3端口电压为2.5V，由虚短路，运放2端口电压值也为2.5V。由欧姆定律 可得流过R4的电流约为1mA. 三极管Q1和Q2接成达灵顿三极管。等效后三极管放大倍数等于两个三级管放大倍数之积。由，当β很大时，很小，可得三级管射级电流几乎与集电极电流相等。由此，可获得1mA稳定电流。 2.2 仪用放大电路原理 图2-2 仪用放大电路图 如图2-2所示，为由运放INA333和运放OPA330组成的仪用放大电路。JP5和JP5接输入的差模电压信号，由运放INA333放大后进入LaunchPad,在LaunchPad内进行采样和模数转换。 运放INA333除有放大差模信号功能的同时，还具有抑制共模信号的作用。下面进行分析。 图2-3 仪用放大器 现所设计的仪用放大器是三运放结构，如图2-3所示。它是由运放A1，A2按通向输入接法组成第一级查分放大电路，运放A3组成第二级差分放大电路。在第一级电路中，Vi1,Vi2分别加到A1和A2的同向端，Rg和R5、R6组成的反馈网络，引入了负反馈。由A1、A2虚短可得 Vi1=V2；Vi2=V3； 1 又由A1、A2虚断可得 2 又由A3虚断可得 整理得 3 整理得 4 由A3虚短可得 V5=V6； 5 则由3式、4式和5式可得 整理后可得 6 在上式中，如果我们选取电阻满足的关系，则输出电压可化简为 7 根据式2和7我们可以得到 8 而我们为了是电路对称，提高仪用放大器性能，我们选取电阻应满足R5=R6的关系，且VREF通常接地，当我们对仪用放大器进行电路调零时，我们才会将VREF赋予一定电压（这在后面进行电路调零时会具体讲到），最终我们会得到输出电压的关系式为 9 电压增益则为 10 从该式中我们可直观的看到，我们可以根据选取R2/R1 和R5/Rg 电阻的比例关系，来达到不同的信号放大比例要求。所以电阻的选取也是仪用放大器设计最重要的环节之一。很多仪用放大器芯片，考虑到电路的稳定和安全，一般都固定R1~R6的阻值，只将Rg设置成可调（在后面会有相应说明）。 在前面我们提到过仪用放大器有很高的共模增益，现在我们根据下面的例子来说明其对共模的抑制作用。 图2-4 仪用放大分析图 根据图2-4可知在输入端 根据图2-4所示，最后得 Vo=G?VD 再此Vcm 即为共模信号，而VD 即为差摸信号，而噪声大多都是共模信号，经过该电路据可以被抑制而滤出我们所要的信号。 3 操作步骤 4 软件设计 4.1 程序流程图 4.2 测试程序 4.2.1、ADC初始化 4.2.2 ADC数据采样 4.2.3 I2C通信初始化 4.2.4 获取ADS1100通过I2C协议传输到Tiva的ADC数据 4.2.5 将ADC数据转化为实时电压数据 5 测量数据 数据一：INA恒流源法测试结果 电阻/Ω 放大前电压/V 放大后电压/V 放大倍数 249.56 0.2506 0.7358 2.936 304.53 0.3058 0.8368 2.740 400.50 0.4066 1.0214 2.500 455.70 0.4617 1.1224 2.430 数据二：INA恒流源法（参考电压=1.3V）测试结果 电阻/Ω 放大前电压/V 放大后电压/V 放大倍数 146.87 0.1476 1.8418 12.48 19