壓電信號(hào)采集中放大電路前置級(jí)的設(shè)計(jì)
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2 前置放大電路的改進(jìn)
提出的前置放大電路的改進(jìn)方案如圖2所示。從儀用放大器兩等值外接電阻RG的中間引出一路信號(hào)，其值為(VI1+VI2)／2，剛好是輸入壓電信號(hào)源的共模成分；首先讓其通過(guò)普通運(yùn)放A4組成的電壓跟隨器，電壓關(guān)系如式(1)，其作用是與儀用放大器隔離，起保護(hù)作用；然后，對(duì)其進(jìn)行反相放大，通過(guò)運(yùn)放A5組成反相積分電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，輸入輸出關(guān)系見(jiàn)式(2)；最后，將反相放大的共模信號(hào)，通過(guò)一個(gè)限流保護(hù)電阻R12加到共模點(diǎn)VR。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/187463.htm
以上電路改進(jìn)的本質(zhì)是：實(shí)現(xiàn)了輸入信號(hào)共模成分的電壓并聯(lián)負(fù)反饋。與圖1(c)方案相比，由于采用了負(fù)反饋，從而會(huì)起到更快速地衰減共模干擾的作用。圖1中3種接法信號(hào)經(jīng)過(guò)儀放中A1和A2后，若共模信號(hào)的放大倍數(shù)是1；采用圖2的負(fù)反饋電路后，共模信號(hào)經(jīng)過(guò)儀放中A1和A2后放大倍數(shù)為1／(1+|F|)，F(xiàn)為負(fù)反饋放大倍數(shù)，F(xiàn)越大，則共模抑制能力越強(qiáng)。
需要注意的是，本方案抑制的是共模干擾，如果由于電路電纜不對(duì)稱(chēng)等因素造成共模信號(hào)轉(zhuǎn)化為差模信號(hào)，則本方案也無(wú)能為力。因此，在電路實(shí)現(xiàn)時(shí)要考慮電路的對(duì)稱(chēng)性問(wèn)題，盡量使電路對(duì)稱(chēng)，選擇高精度的電阻和高質(zhì)量的運(yùn)放。
3 實(shí)驗(yàn)及結(jié)果
本實(shí)驗(yàn)采用常見(jiàn)的振動(dòng)壓電傳感器，傳感器通過(guò)雙芯屏蔽電纜和儀用放大器相連。儀用放大器采用INA114，其是一款通用高精度儀用放大器，在增益為1 000時(shí)，其共模抑制比高達(dá)115 dB，輸入阻抗高達(dá)1010Ω。普通運(yùn)算放大器A4、A5使用TL081，其是一款低噪聲低溫漂且使用較為廣泛的運(yùn)放。RG選取千分之一精度的阻值為2．2 kΩ的電阻。可計(jì)算出儀放增益為G=12．36。另外，R11=10 kΩ，R12=200 kΩ，C11=1 nF，R=200 kΩ。
評(píng)論