傳感器+運(yùn)算放大器+ADC+處理器是運(yùn)算放大器的典型應(yīng)用電路,在這種應(yīng)用中,一個(gè)典型的問題是傳感器提供的電流非常低,在這種情況下,如何完成信號(hào)放大?對(duì)于微弱信號(hào)的放大,只用單個(gè)放大器難以達(dá)到好的效果,必須使用一些較特別的方法和傳感器激勵(lì)手段,而使用同步檢測(cè)電路結(jié)構(gòu)可以得到非常好的測(cè)量效果。這種同步檢測(cè)電路類似于鎖相放大器結(jié)構(gòu),包括傳感器的方波激勵(lì),電流轉(zhuǎn)電壓放大器,和同步解調(diào)三部分。需要注意的是電流轉(zhuǎn)電壓放大器需選用輸入偏置電流極低的運(yùn)放。另外同步解調(diào)需選用雙路的SPDT模擬開關(guān)。在運(yùn)放、電容、電阻的選擇和布板時(shí),要特別注意選擇高阻抗、低噪聲運(yùn)算和低噪聲電阻。以下給出幾點(diǎn)建議:
1)電路設(shè)計(jì)時(shí)注意平衡的處理,盡量平衡,對(duì)于抑制干擾有效,這些在美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體、BB(已被TI收購(gòu))、ADI等公司關(guān)于運(yùn)放的設(shè)計(jì)手冊(cè)中均可以查到。
2)推薦加金屬屏蔽罩,將微弱信號(hào)部分罩起來(lái)(開個(gè)小模具),金屬體接電路地,可以大大改善電路抗干擾能力。
3)對(duì)于傳感器輸出的nA級(jí),選擇輸入電流pA級(jí)的運(yùn)放即可。如果對(duì)速度沒有多大的要求,運(yùn)放也不貴。儀表放大器當(dāng)然最好了,就是成本高些。
4)若選用非儀表運(yùn)放,反饋電阻就不要太大了,M歐級(jí)好一些。否則對(duì)電阻要求比較高。后級(jí)再進(jìn)行2級(jí)放大,中間加入簡(jiǎn)單的高通電路,抑制50Hz干擾。