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          廣泛應(yīng)用于傳感器的電流輸入型前置放大器電路及工作原理

          作者: 時間:2016-10-16 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

          電路的功能

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/201610/308256.htm

          本放大器又稱-電壓轉(zhuǎn)換器,是OP放大器的有效應(yīng)用實例,由于本電路反相端是作為假設(shè)地而工作的,可以作為電阻極低的測量,也可作為各種的前置放大器使用。在本電路輸出端增加一個模擬表頭,把轉(zhuǎn)換成電壓。則可構(gòu)成高靈敏度的電流計。

          電路工作原理

          電路去掉了反相輸入端的電阻,在反相放大中電路的工作就是由電路控制的,從信號源流入的電流IIN被送到OP放大器的輸出,即IIN=IF。但作為衰減因素要考慮OP放大器的輸入偏流IB。

          電流-電壓轉(zhuǎn)換原理是,在OP放大器的輸出輸入端加入反饋電阻RF,就可以轉(zhuǎn)換成電壓EO(EO=IF*RF)。RF可由RF=EO/I1N的公式求出。假定輸出電壓1V,滿量程輸入電流IIN=1UA,則RF=1*10的6次方歐。

          下面說明一下與電路基本工作無關(guān)的元件。與OP放大器反相輸入端串聯(lián)的電阻R1是限流電阻,在輸入過載時,對OP放大器起到保護作用。選用一個大概的值即可。

          二極管D1、D2的作用是對正反向電壓進行箝位,以使輸入到OP放大器的差動電壓不至過大。電路進行正常的工作時,可認為它們是假想接地點虛地,不產(chǎn)生電壓。

          反饋電容C1的作用是在轉(zhuǎn)換微弱電流時衰減其中的噪聲成分。但須注意頻率響應(yīng)。零點頻率F0由F0=1/2XCF.RF(HZ)公式確定,在選用時要與所需的頻率相協(xié)調(diào)。用于直流時,可采用容量大的電容器獲得積分效果。

          齊鈉二極器ZD1.2的作用是使OP放大器的電源電壓穩(wěn)定到正負5V,減少功耗,抑制芯片內(nèi)部的溫升,減少偏流IM的增量。如果用于普通電路電源電壓可為正負15V,這時應(yīng)駢掉電路中的ZD1.2。

          元件的選用

          因為流入OP放大器輸入端的偏流會產(chǎn)生誤差,所以應(yīng)使流為最大輸入電流的1/100~1/1000。如果輸入偏流I為100PA,那么10NA全量程轉(zhuǎn)換精度則為1%。

          I隨周圍溫度而變,用FET輸入型放大器時應(yīng)予注意。如選用單極型,I小的LT1012,溫度特性則可得到大幅度的改善。

          反饋電阻RF用RF=EO/IIN的公式求出。輸入電流IIN越小,電阻值越高,很難獲得性能良好的反饋電阻元件。一般小的產(chǎn)品,而且成本很高。所以當使用500K以上的反饋電阻時,事先要搞清溫度系數(shù)是多少。

          組裝注意事項

          對數(shù)+NA的微弱電流進行轉(zhuǎn)換時,組裝則成為重點。一般采用護圈,當電源線與輸入線交叉時,如果絕緣電阻不是無限大,就會有電流流過,并且還會隨溫度而變,所以造成電路工作不穩(wěn)定,輸入數(shù)百PA以下的電流時,使用聚四氟乙烯端子,懸空布線比采用護圈要好。

          應(yīng)用注意事項

          本放大器作為硅光二極管用的前置放大器時,外來光或電源交流會使已轉(zhuǎn)換的電壓波形中混入噪聲。在輸出響應(yīng)低或輸出電流平均值時,CF(100PF)則應(yīng)選用較大的值。

          輸入微弱電流時,除應(yīng)注意組裝外,還應(yīng)采用把電路全部放入金屬盒內(nèi)的方法在輸入端開路時不能進行失調(diào)調(diào)整。這是因為OP放大器在輸出器工作時,即使旋轉(zhuǎn)VR1,電阻值也基本不變。如果讓輸入短路,或以RF的1/100左右的電阻端接,則可準確地消除失調(diào)。



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