基于傳感器數(shù)據(jù)采集的智能縮水率機(jī)的設(shè)計

　　2. 信號的放大調(diào)整

　　鑒這種傳感器為微壓傳感器，輸出為毫伏級，所以用儀表放大器進(jìn)行放大。

　　儀表放大器選用美國TI公司的INA128，它是一種低電壓通用型儀表放大器，

　　其特點如下：

　　低失調(diào)電壓：50μVmax;

　　低漂移：0.5μV/℃max;

　　低輸入漂流：5nA max;

　　高共模抑制比：120dB min;

　　寬通帶：200kHz (G=100);

　　輸入過壓保護(hù)：±40V;

　　寬電源電壓范圍：±2.25～±18V;

　　低靜態(tài)電流：700μA;

　　8腳塑料DIP和SO-8封裝。

　　由于特性優(yōu)良，加之體積小，并可用一個外部電阻方便地從1到10000設(shè)定增益，使得INA128能夠廣泛應(yīng)用于信號采集放大、醫(yī)用儀器及多通道系統(tǒng)等很多領(lǐng)域，可以在低至±2.25V的電源電壓下工作并且靜態(tài)工作電流很小，是便攜式和其它用電池供電系統(tǒng)的理想器件。

　　A. INA128應(yīng)用注意事項

　　增益設(shè)定

　　圖二表示了INA128的基本連接。用一個獨立的外部電阻RG可以獲得的放大倍數(shù)為：G=1+50kΩ/RG。

　　式中50kΩ為INA128內(nèi)部的兩個放大器反饋電阻之和，它們都經(jīng)過激光校正，具有很高的精度和很小的溫度系數(shù)，手冊給定的器件性能已經(jīng)包括了它們的影響。外接電阻的精度及溫度穩(wěn)定性直接影響增益，特別是增益較大時(G≥100)，連線及插口的電阻也會對增益帶來附加誤差。也就是說，式中的RG值應(yīng)為外接電阻與連線等雜散電阻的總和。

　　噪聲干擾

　　INA128的內(nèi)部噪聲很小，當(dāng)G≥100時，0.1到10Hz的低頻噪聲大約只有0.2μVp-p,這比目前最新的低噪聲斬波放大器還要小很多。為減小外部干擾和電源噪聲的影響，應(yīng)在緊靠電源引腳的地方加接去耦電容器。

　　另外，輸出電壓是以Ref端為參考點的，一般情況下，Ref應(yīng)該良好接地，以保證放大器良好的共模抑制比。在引腳Ref增加8Ω的串聯(lián)電阻，就會使共模抑制比下降80dB(G=1)。

　　本例中在Ref端接1.2V基準(zhǔn)是為了配合微壓傳感器SMI5551的輸出范圍以及后級AD轉(zhuǎn)換的輸出范圍。

　　失調(diào)補(bǔ)償

　　INA128經(jīng)過激光校正，因此，失調(diào)和溫漂都很小，多數(shù)情況下無需調(diào)整，必要時可對電路進(jìn)行外部補(bǔ)償。加電壓跟隨器將調(diào)零電路與儀表放大器加以隔離，維持引腳Ref的低阻抗，保證了放大器良好的共模抑制比。電流源可用集成電路(例如REF200)，也可用電阻代替。當(dāng)然，用電阻時，電源不穩(wěn)會對輸出產(chǎn)生影響。

　　輸入端電荷泄放通路

　　INA128的輸入阻抗很高，容易產(chǎn)生電荷積累，使輸入端電壓超過共模電壓容許范圍，造成輸入放大器飽和。但可為電荷提供泄放通路的幾種方法。利用變壓器的次級中心抽頭作為泄放通路。對于熱電偶這類低阻抗信號源，在一端接泄漏電阻。而對于高阻信號源，象話筒和水下檢測器等，應(yīng)采用對稱電路，以減小輸入失調(diào)，提高共模抑制比。

　　共模輸入信號范圍

　　若輸入信號中的共模電壓過大時，會使輸入放大器飽和。在臨界飽和時，VO的輸出電壓為VO=VCM-VO/2。INA128的線性輸入范圍大約從負(fù)電源以上1.7V到正電源以下1.4V。對于確定的電源電壓，輸出電壓Vo越大，允許的共模信號越小。如果過大的共模輸入AO使得飽和。

　　低電壓運(yùn)行

　　INA128的最大特點是適用的電源電壓范圍很寬。電源電壓從±2.25V到±18V變化時，大部分參數(shù)仍能維持很好的性能，INA128可在低電壓下使用，可以作為便攜式或電池供電系統(tǒng)的理想器件。但在低電壓使用時要特別注意，保證輸入信號被限制在線性范圍之內(nèi)，共模輸入電壓也不能太大。