基于虛擬儀器的高精度壓力信號(hào)放大系統(tǒng)設(shè)計(jì)

穩(wěn)壓二極管LM285提供初級(jí)穩(wěn)定電壓，但由于二極管的溫漂較大，且同批次不同二極管的穩(wěn)壓值也不盡相同，所以必須對(duì)其設(shè)計(jì)相應(yīng)的輔助穩(wěn)壓電路。運(yùn)算放大器LM258U1A對(duì)來(lái)自穩(wěn)壓二極管的電壓進(jìn)行放大，并通過(guò)反饋電阻R2對(duì)輸出電壓進(jìn)行反饋，使得輸出電壓更加穩(wěn)定。電阻R5和電位器W1對(duì)穩(wěn)壓二極管的輸出電壓進(jìn)行分壓。電位器W1有兩個(gè)作用：(1)調(diào)節(jié)W1可使得由運(yùn)算放大器LM258U1B組成的電壓跟隨器有不同的輸出電壓，進(jìn)而對(duì)AD620提供不同的穩(wěn)定參考電壓。(2)電位器W1還對(duì)AD620組成的放大電路起到調(diào)零作用。使用電壓跟隨器是因?yàn)殡妷焊S器可以提高輸入阻抗且降低輸出阻抗，而電源的要求正是需要電路有較小的輸出電阻。
AD620本身具有內(nèi)部調(diào)零功能，但根據(jù)實(shí)際測(cè)量發(fā)現(xiàn)，當(dāng)差分輸入為零時(shí)輸出并不為零，而是大約有零點(diǎn)幾mV的輸出，所以，為提高輸出的精確性，還需對(duì)AD620進(jìn)行外部調(diào)零，通過(guò)對(duì)AD620參考電壓管腳提供不同參考電壓可使得儀表放大器AD620輸出端在差分輸入為零時(shí)，輸出電壓對(duì)地為零。電路正是通過(guò)調(diào)節(jié)W1使得電壓跟隨器輸出端有不同的電壓輸出，調(diào)節(jié)AD620的參考電壓，從而起到對(duì)AD620調(diào)零的作用。
參考電壓不穩(wěn)定會(huì)直接影響到由AD620組成的放大電路的穩(wěn)定性，并導(dǎo)致最終輸出結(jié)果的不精確。所以系統(tǒng)并沒(méi)有直接采用直流穩(wěn)壓源提供的相對(duì)穩(wěn)定的-12 V或-5 V作為參考電壓。
2．4 電壓電流轉(zhuǎn)換電路
電壓電流轉(zhuǎn)換電路使系統(tǒng)可以以電流的形式輸出，由AD620與一個(gè)AD705運(yùn)算放大器和兩個(gè)電阻相結(jié)合，構(gòu)成一個(gè)靜謐的電流源，AD705為基準(zhǔn)引腳提供緩沖，以確保良好的共模抑制(CMR)性能。AD620的輸出電壓出現(xiàn)在電阻RL上，后者將其轉(zhuǎn)換成電流輸出。

AD705是低功耗、雙極型的運(yùn)算放大器，它具有雙極型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的輸入級(jí)。因此，具有輸入阻抗高、輸入失調(diào)電壓低、輸入偏置電流小、輸入失調(diào)電壓漂移小的特點(diǎn)。輸入偏置電流達(dá)到了pA級(jí)的水平，它既具有雙極型場(chǎng)效應(yīng)晶體管與雙極型運(yùn)算放大器的許多優(yōu)點(diǎn)，又克服了全溫度范圍內(nèi)偏置電流漂移大的缺陷。在全溫度范圍內(nèi)，AD705的偏置電流典型值僅增長(zhǎng)5倍，而一般的雙極型場(chǎng)效應(yīng)晶體管運(yùn)算放大器偏置電流要增長(zhǎng)1 000倍。與OP07相比，溫度漂移值為OP07的1／2，最大輸入偏置電流僅為OP07的1／5，輸入失調(diào)電壓僅為OP07的1／20。由于是雙極型場(chǎng)效應(yīng)晶體管輸入極，因此，信號(hào)源阻抗比OP07高得多，而它的直流精度卻保持不變。

3 系統(tǒng)整體軟件設(shè)計(jì)方案
系統(tǒng)軟件采用LabVIEW編寫(xiě)。LabVIEW是一種圖形化的編程語(yǔ)言，作為數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件的標(biāo)準(zhǔn)被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。LabVIEW是一個(gè)功能強(qiáng)大且靈活的軟件。利用它可以方便地建立自己的虛擬儀器。在一個(gè)硬件的情況下，通過(guò)改變軟件編程，就可以實(shí)現(xiàn)不同儀器的不同功能，方便、快捷。