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基于运放的AD输入信号调理电路设计 * 一.电流/电压转换电路设计 1. AD592 特性分析 T(℃) T=0℃ T=100℃ i(uA) i1=273uA i2=373uA i2-i1=100uA 1uA/℃ AD592 电流表 2. 变送器特性分析 T=0℃ T=100℃ vo=0V vo=5V T(℃) 5V/100 ℃ = 0.05V/℃ V0 (V) 3. 电流→电压转换电路方案 ⑴ 电阻取样电路 T = 0℃ T = 100℃ R=1K + - T(℃) i = 273uA i = 373uA vi Vi=0.273V Vi=0.373V i Vi(V) ⑵ 运算放大器电流→电压转换电路 R V1 V2 R i2 i1 i0 V0 i1=0 i2=i0-i1=i0 V1=V2=0 Vo=R×i0 i0=0 Vo=R×i0=0V i0=100uA Vo=R×i0=5V R=50K T = 0℃ i0 = 273uA Vo=13.65V T = 100℃ i0 = 373uA Vo=18.65V i(uA) V0 (V) 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 T = 0℃ T = 100℃ i1 = 273uA i1 = 373uA i2 = 273uA i2 = 273uA i = 0uA i = 100uA i1 i2 i AD592 273uA恒流源 T(℃) i(uA) ⑵ 平移后的电流→电压转换电路特性 i1 i2 i R1 50K R V1 V2 i2= +V/R1 = 273uA V1=V2=0 Vo=50×(i1- 273)×10-3 i = i1- i2=i1- 273uA V0 i1 = 273uA(0℃) i1 = 373uA (100℃) Vo=0V Vo=5V i(uA) V0 (V) 2.电阻取样电路的平移方案 ⑴ 电阻取样恒压补偿电路 R=1K + - T(℃) vR Vi(V) i vs T = 0℃ T = 100℃ VR = 0.273V VR = 0.373V Vi=VR+VS=0V Vi=VR+VS=0.1V Vs= -0.273V vi ⑵ 用同相比例放大电路实现设计要求 1K 0.273V AD592 vi V0 R1 Rf v1 V0 (V) Vi(V) V1= Vi , Vo= V1(1 + Rf /R1) V1= 0V, 解得：Rf /R1=49 T = 0℃, T = 100℃, Vo= V1×(1 + Rf /R1)=0V V1= 0.1V, Vo= 0.1×(1 + Rf /R1)=5V 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 i1 i2 i R1 Rf R V1 V2 V0 Vi i1=0 i2=i - i1= i V1=V2=0 i=Vi/R1 i0=0 Vo= -Rf×i = -Vi×Rf/R1 ΔVi = 0.1V Vo= -ΔVi×Rf/R1= -5V Rf/R1= 50 Vi=0.273V Vo= -13.65V T = 0℃ T = 100℃ Vi=0.373V Vo= -18.65V V0 (V) Vi(V) ⑵ 运算放大器平移电路方案 i1 i2 i R1 Rf R V1 V2 V0 Vi i1=0 i2= i + is - i1= i + is i2= Vi/R1+ Vs/R2 R2 Vs is 若 R1=R2 i2= (Vi+ Vs)/R1 Vo= -Rf×i2 = -(Vi+Vs)×Rf/R1 = -(Vi+Vs) ×50 Vs = -Vi0= -0.273V Vi=0.273V Vo= -0×50=0V T = 0℃ T = 100℃ Vi=0.373V Vo= -0.1×50= -5V V0 (V) Vi(V) 七.信号调理电路设计 AD592+ AD592- V0 1. 恒流补偿原理变送器电路 ⑴ 电路原理图 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 R1 取 1K 恒压补偿电路 — 提供 273uA 恒定补偿电流 限流电阻 R2 取 30K，VR1 取 5K 增益控制电路 — 控制输出满度电压为 5V 电阻 满度输入电流为 R4 取 47K，VR2 取 10K 2. 恒压补偿原理变送器电路 AD592+ AD592- V0 ⑴ 电路原理图 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 R1 取 3K 恒压补偿电路 — 提供 3.3V 恒定压降 电阻 R2 取 10K，VR1 取