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測量放大器也稱為儀表放大器或數(shù)據(jù)放大器，它是一種可以用來放大微弱差值信號的高精度放大器，在測量控制等領(lǐng)域具有廣泛的用途。通常，測量放大器多采用專用集成模塊來實現(xiàn)，雖然有很高的性能指標(biāo)，但不便于實現(xiàn)增益的預(yù)置與數(shù)字控制，同時價格較高。為此，結(jié)合應(yīng)用實際，利用高增益運放，設(shè)計了一種具有高共模抑制比，高增益數(shù)控可顯的測量放大器。提高了測量放大器的性能指標(biāo)，并實現(xiàn)放大器增益較大范圍的步進(jìn)調(diào)節(jié)。
1 方案設(shè)計
采用固定放大倍數(shù)的測量放大器必然會對整體放大器的動態(tài)性能有很大影響，所以本設(shè)計主要由三個模塊電路構(gòu)成：前級高共模抑制比測量放大器、AD7533衰減器和單片機鍵盤顯示處理模塊。在前級高共模抑制比放大器中將輸出共模電壓反饋到正負(fù)電源的公共端提高共模抑制比。衰減器實現(xiàn)衰減率的數(shù)字編程。單片機鍵盤顯示處理模塊一方面對8279進(jìn)行實時控制，還對AD7533進(jìn)行數(shù)字控制。整體系統(tǒng)框圖如圖1所示。
從整體系統(tǒng)框圖可以分析，系統(tǒng)對輸入信號的放大倍數(shù)為：
其中，Ac是前級放大器的放大倍數(shù)，ADAC是衰減器的衰減率。
1．1 前級放大器
在此采用儀用放大器組成高共模抑制比測量放大器如圖2所示，運放A4實現(xiàn)輸出共模電壓反饋至電源公共端，使運放電源電壓隨共模輸入電壓浮動，從而使各級偏置電壓都跟蹤共模輸入電壓，這樣各級的共模信號就被大大削弱了，共模輸入電壓在放大器輸出端產(chǎn)生的誤差電壓就大幅度減少，提高了放大器的共模抑制比。圖中Rw由3條并列的固定電阻通路構(gòu)成，3條電阻通路由單片機控制的3個繼電器來分別接通實現(xiàn)。很容易分析得到此放大器的放大倍數(shù)為：
由此，改變Rw獲得3個控制等級的前級電壓放大倍數(shù)，分別對1～10 V，0．1～1 V以及小于O．1 V的3個不同電壓段的信號進(jìn)行控制，通過繼電器切換的方式實現(xiàn)不同的放大倍數(shù)，如表1所示。
