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基本数学方法的线性传感器与ADC接口设计

作者:时间:2008-07-24来源:网络收藏

  8位微型控制器的价格便宜、使用广泛,因此在测量系统中加入“智能”设计变得越来越常见,并且可以使用现在通用的高级语言(例如C语言与Basic语言)进行编程。通常,最大的难题是将的输出信号转变为符合微型控制器模数转换器()输入范围的信号端电压。

  利用数学与系统化方法,我们可以很容易确定并设计出所需硬件。通常这种设计技术足以应用于所有的

  对应8位的常用信号输入范围,设计中需将0℃到50℃温度范围转换为0V到5V。此系统为:

  如果我们选用价格便宜的1N914A硅二极管作为温度,我们可以通过此类半导体的典型描述这种特点。

  其中VT是二极管的温度信号。通过对2的温度T求解并带入系统方程1,我们可以得到信号调理电路的设计方程,此方程可以表示出传感器到微型控制器输入之间所需的电路结构。

  方程3表示信号调理电路必须将VT放大-50倍并偏移33.5V。图中所示电路可以实现此设计方程,它的特性方程为:

  对照设计方程(方程3)与特性方程(方程4)将所选元器件简化。反相加法器电路通过-RF/RI将增益设定为-50,偏移量由-(RF)VREF/ROFF设定为所需的33.5V。

  通过使RNULL=RI,可以对任一温度下的电路零点进行校准。首先,测定并校准50kV ROFF电位器电压为-670mV,这是0℃时传感器的输出电压。然后,保持传感器稳定在一定温度下(例如24℃),校准-50kV RF电位器使运算放大器的输出电压符合系统方程:VO(24℃时)=(100mV/℃)(24℃)=2.40V。



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