基于傳感器數(shù)據(jù)采集的智能縮水率機(jī)的設(shè)計(jì)

　　2. 信號(hào)的放大調(diào)整

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

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

　　其特點(diǎn)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(guò)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(gè)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(hào)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(xiàng)

　　增益設(shè)定

　　圖二表示了INA128的基本連接。用一個(gè)獨(dú)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(gè)放大器反饋電阻之和，它們都經(jīng)過(guò)激光校正，具有很高的精度和很小的溫度系數(shù)，手冊(cè)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(shí)(G≥100)，連線及插口的電阻也會(huì)對(duì)增益帶來(lái)附加誤差。也就是說(shuō)，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(shí)，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(diǎn)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(huì)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(jí)AD轉(zhuǎn)換的輸出范圍。

　　失調(diào)補(bǔ)償

　　INA128經(jīng)過(guò)激光校正，因此，失調(diào)和溫漂都很小，多數(shù)情況下無(wú)需調(diào)整，必要時(shí)可對(duì)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(shí)，電源不穩(wěn)會(huì)對(duì)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(guò)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(jí)中心抽頭作為泄放通路。對(duì)于熱電偶這類(lèi)低阻抗信號(hào)源，在一端接泄漏電阻。而對(duì)于高阻信號(hào)源，象話筒和水下檢測(cè)器等，應(yīng)采用對(duì)稱(chēng)電路，以減小輸入失調(diào)，提高共模抑制比。

　　共模輸入信號(hào)范圍

　　若輸入信號(hào)中的共模電壓過(guò)大時(shí)，會(huì)使輸入放大器飽和。在臨界飽和時(shí)，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(duì)于確定的電源電壓，輸出電壓Vo越大，允許的共模信號(hào)越小。如果過(guò)大的共模輸入AO使得飽和。

　　低電壓運(yùn)行

　　INA128的最大特點(diǎn)是適用的電源電壓范圍很寬。電源電壓從±2.25V到±18V變化時(shí)，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(shí)要特別注意，保證輸入信號(hào)被限制在線性范圍之內(nèi)，共模輸入電壓也不能太大。