精品视频一区二区观看,欧美一区二区视频三区,日韩一区二区三区不卡,欧美中文综合在线视频,欧美综合网亚洲综合网

前言
稱重儀表的前向通道是稱重儀表的重要組成部分,它的性能好壞直接影響著儀表的性能。因此，在設(shè)計(jì)稱重儀表時(shí)，前向通道的設(shè)計(jì)乃是整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。稱重儀表的前向通道包括前置放大器、A/D轉(zhuǎn)換器兩部分。下面著重談?wù)勥@兩部分的設(shè)計(jì)。
一、前置放大器的設(shè)計(jì)
我們知道，稱重傳感器的輸出信號(hào)是一個(gè)非常微弱的共模信號(hào)，而一般的A/D轉(zhuǎn)換器并不能識(shí)別和處理共模信號(hào)和非常微弱的電壓信號(hào)。因此，在設(shè)計(jì)前置放大器時(shí)，就要求前置放大器必須有很高的共模抑制比以及高增益、低噪聲和高輸入阻抗。稱童儀表的工作環(huán)境各種各樣，為了避免儀表受溫度的影響，要求前置放大器有較好的溫度系數(shù)。如果前置放大器的輸出不穩(wěn)定，將直接影響稱量結(jié)果。在一般的稱重及表中所采用的前置放大器有以下幾種：
1.由單只運(yùn)算放大器組成測量放大器，這種由一只運(yùn)算放大器組成的前置放大器如圖（1）所示，這種放大器準(zhǔn)確的說應(yīng)該叫做差動(dòng)放大器，若R1=Rl、R2=R2′,則其放大倍數(shù)Av=R2/R1(V2-V1)在要求不太高的場合，能滿足一定的設(shè)計(jì)要求。它的特點(diǎn)是，結(jié)構(gòu)簡單，成本較低。缺點(diǎn)是它的共模抑制比不夠高，這是因?yàn)?它的共模抑制比依賴于電阻R1、R1′，、R2、R2′,的配合，如果這些電阻一致性較差，就容易產(chǎn)生誤差。它的另一個(gè)缺點(diǎn)是輸入阻抗不能很大，放大倍數(shù)容易受傳感器輸出阻抗的影響。我們知道，傳感器的輸出阻抗一般在500Ω左右,R1、R1′，必須為數(shù)十K才可將傳感器的輸出阻抗忽略。采用這類電路，一般都選用性能較好的運(yùn)算放大器，比如OP07、OP177、ICL7650等。
2.由三運(yùn)放組成的儀用放大器，是一種比較理想的前置放大器。它的構(gòu)成見圖2,它的電原理圖可知，它的放大倍數(shù)Av=(2R1/RG+1)R3/R2）碧只要運(yùn)放性能KGKZ
對(duì)稱，其漂移將大大減小，并具有很高的輸入阻抗和高共模抑制比，在測量系統(tǒng)中它是一種較為常用的一種放大器。缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，并且第二級(jí)差動(dòng)放大器四個(gè)電阻的精度也要求很高，因?yàn)楸倦娐吩鲆嬲`差和共模抑制取決于R2、R2′，、R3、R3′,的匹配比率。在一定限度內(nèi)可在前級(jí)獲得所希望的高增益，同時(shí)并不會(huì)增加共模誤差。

3.集成測量放大器采用厚膜工藝制成模塊形式，只需要很少的外接元件，不需要精密的電阻匹配，僅需一到兩個(gè)精密電阻就能達(dá)到較高的增益。這類電路性能穩(wěn)定，共模抑制比較高。較常見的集成測量放大器有AD620、AD521、AD522等。釆用集成測量放大器電路結(jié)構(gòu)簡單,非常適合稱重儀表,但成本相對(duì)較高，這類集成測量放大器售價(jià)一般需數(shù)十元。
二、A/D轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)與選用
我們知道，計(jì)算機(jī)不能識(shí)別模擬信號(hào)，信號(hào)進(jìn)入計(jì)算機(jī)以前，必須將它轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能夠處理的數(shù)字信號(hào)，即A/D轉(zhuǎn)換。A/D轉(zhuǎn)換器是測控系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，它直接影響系統(tǒng)的精度和測量速度。在一般測控系統(tǒng)中，A/D轉(zhuǎn)換器將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成與基準(zhǔn)電壓成比例的數(shù)字信號(hào)，然后，進(jìn)行處理。但稱重儀表釆用的A/D轉(zhuǎn)換器跟其他儀表的A/D轉(zhuǎn)換器有所不同,其他儀表一般都要求以基準(zhǔn)電壓為標(biāo)準(zhǔn),轉(zhuǎn)換結(jié)果與輸入電壓成嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系，即輸入信號(hào)為多高電壓，輸出就必須是相應(yīng)的電壓值。而稱重儀表的A/D轉(zhuǎn)換器并不一定以標(biāo)準(zhǔn)電壓作基準(zhǔn),而可以以傳感器加標(biāo)準(zhǔn)祛碼時(shí)的輸出作基準(zhǔn),因此,只要A/D轉(zhuǎn)換器的結(jié)果與傳感器所加硃碼正比，有足夠的分辨率，且較好的線性就能滿足要求。目前,常見的A/D轉(zhuǎn)換器從轉(zhuǎn)換方式分有：逐次逼近式、積分式兩類。逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換速度快,如果再要求較高的精度，那么其價(jià)格將是非常昂貴的，一般只應(yīng)用在實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，比如定量包裝秤等。積分式A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換速度較低，但價(jià)格低廉,結(jié)構(gòu)簡單,抗干擾能力強(qiáng)，精度較高。一般稱重儀表對(duì)轉(zhuǎn)換速度要求不高，大都采用積分式A/D轉(zhuǎn)換器。而對(duì)于包裝機(jī)用稱重控制器，積分式A/D轉(zhuǎn)換器就顯得力不從心。
1.積分式A/D轉(zhuǎn)換器
積分式A/D轉(zhuǎn)換器是測控系統(tǒng)中最常用的A/D轉(zhuǎn)換方式,種類也比較多，如單積分型、雙積分型、多積分型、電荷平衡型等。積分式A/D轉(zhuǎn)換器可以以較低的成本做到較高的分辨率，其基本原理是將輸入電壓按比例轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)時(shí)間間隔，然后，將時(shí)間間隔通過定時(shí)器或計(jì)數(shù)器轉(zhuǎn)換為與其成正比的數(shù)字量。這種A/D轉(zhuǎn)換器的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)工頻抗干擾能力強(qiáng)，其精度與元件的固有誤差無關(guān)，所以相對(duì)來說轉(zhuǎn)換器的精度比較高，缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)換速度較低。目前比較常見的產(chǎn)品有MC14433,ICL7109,DG7126,ICL7135等。
2.逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器
在稱重儀表中一般不釆用逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，原因是一般衡器并不要求進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，而以精度和可靠性作重點(diǎn)，并且，逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器要達(dá)到稱重儀表所要求的分辨率，成本非常昂貴。逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器常用于實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)。常見的逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器8位的有ADC0808、ADC0809等，10位的有ADC1210、ADC1211等，12位的有AD574.MAX178等。其中，8位、10位A/D轉(zhuǎn)換器屬于低分辨率A/D,很少用于稱重控制系統(tǒng)，12位A/D轉(zhuǎn)換器屬于中等分辨率，可用于某些特殊的稱重控制系統(tǒng)，比如稱重式定量包裝機(jī)。16位以上逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器屬于高分辨率A/D,其價(jià)格非常昂貴,很少采用。
3.其它形式的A/D轉(zhuǎn)換器
除了上述兩種A/D轉(zhuǎn)換方式還有△-£方式、多次積分、V/F轉(zhuǎn)換等方式。這些轉(zhuǎn)換方式其實(shí)多數(shù)是雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器的變形或改進(jìn)。象△-£、多次積分轉(zhuǎn)換方式，經(jīng)過改進(jìn)，其轉(zhuǎn)換速度比傳統(tǒng)的雙積分轉(zhuǎn)換方式的轉(zhuǎn)換速度已有很大提高，如MAXIM公司的MAX132、AD公司的AD7703,AD7710.AD7715等，其轉(zhuǎn)換速率可達(dá)數(shù)十次到100次每秒，其分辨率甚至高于傳統(tǒng)雙積分轉(zhuǎn)換方式。以左-£方式的轉(zhuǎn)換器目前市場已有芯片出售，比如常見的有AD7703,AD7715等。這類芯片比較適合稱重控制器。
4.A/D轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)與選用原則
目前國內(nèi)生產(chǎn)稱重儀表的廠家很多，所采用的A/D轉(zhuǎn)換方式也不盡相同。除了前面提到的逐次逼近式轉(zhuǎn)換器較少釆用外，其余幾種轉(zhuǎn)換方式在儀表
的設(shè)計(jì)生產(chǎn)中都有應(yīng)用。近年來，△-£轉(zhuǎn)換技術(shù)在儀表中應(yīng)用較多，因?yàn)檫@種轉(zhuǎn)換方式不僅具有較前置放大器所處理的信號(hào)，就是稱重傳感器輸出的微弱的電壓信號(hào)，它很容易受到其它干擾，在強(qiáng)的抗干擾性，而且也具有很高的分辨率和較高的PCB布線時(shí)應(yīng)將其遠(yuǎn)離干擾源。為了防止工頻干轉(zhuǎn)換速度。對(duì)于A/D轉(zhuǎn)換器的分辨率的選擇，筆者以為，滿足設(shè)計(jì)要求即可，沒有必要苛意追求很高的分辨率，很高的分辨率并不是保證儀表分辨率的唯一條件，因?yàn)锳/D轉(zhuǎn)換器的輸出反映的是放大器的輸出，而放大器的輸出不僅取決其本身的各項(xiàng)參數(shù)（比如，運(yùn)算放大器的共模抑制比、輸入溫漂、輸入失調(diào)電壓等），而且與系統(tǒng)電源的穩(wěn)定也有著直接的關(guān)系。因此，要想提高儀表性能，除了A/D轉(zhuǎn)換器的分辨率外,還要綜合考慮各方面的因素，比如要充分保證前置放大器及其電源的各項(xiàng)指標(biāo)都滿足設(shè)計(jì)要求。根據(jù)筆者的經(jīng)驗(yàn)，16位以上到20位的A/D轉(zhuǎn)換器就能滿足一般稱重儀表的要求。對(duì)于實(shí)時(shí)稱重控制器，甚至12位的A/D也能滿足要求，比如，稱重式包裝機(jī)，有很多廠家采用的就是12位的高速A/D轉(zhuǎn)換器AD574O
三、前向通道在PCB板上的布線原則
前置放大器所處理的信號(hào)，就是稱重傳感器輸出的微弱的電壓信號(hào)，它很容易受到其它干擾，在PCB布線時(shí)應(yīng)將其遠(yuǎn)離干擾源。為了防止工頻干擾，放放大器要遠(yuǎn)離系統(tǒng)電源，有條件的話，要將電源與系統(tǒng)分開。放大器的輸出應(yīng)盡量靠近A/D轉(zhuǎn)換器的輸入，防止引入其它干擾。布線時(shí)，模擬信號(hào)線盡量走直線，輸入回路與輸出回路盡量遠(yuǎn)離。對(duì)于傳感器到放大器的輸入端，如有可能可增加屏蔽環(huán)來提高其抗干擾性。在焊接元器件時(shí)，應(yīng)將元件表面清理干凈，避免虛焊。為了避免受空氣濕度的影響，放大器電路應(yīng)做防潮處理。
四、結(jié)束語
目前，國產(chǎn)儀表同國外儀表相比,還存在一定差距,隨著科技的進(jìn)步和廣大科技工作者的不斷努力，在不遠(yuǎn)的將來,我們一定能趕超世界先進(jìn)水平。

文章來源于網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載，侵刪