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运算放大器的应用 来源:电工学习网•作者:电工学习网• 2020-06-03 17:19 • 次阅读 • 个评论

集成运算放大器的应用实例如下:

1.力传感器桥式放大器图1所示的电路为一个桥式放大器。图中的SFG-15N1A为Honeywell公司生产的硅压阻式力传感器,它是利用微细加工工艺技术在一小块硅片上加工成硅膜片,并在膜片上用离子注入工艺作了四个电阻并连接成电桥。当力作用在硅膜片上时,膜片产生变形,电桥中两个桥臂电阻的阻值增大;另外两个桥臂电阻的阻值减小,电桥失去平衡,输出与作用力成正比的电压信号(U2-2)。力传感器由12V电源经三个二极管降压后(约10V)供电。A1~A3组成测量放大器,其差分输入端直接与力传感器2脚、4脚连接。A4的输出用于补偿整个电路的失调电压。当作用力为0~1500g时,输出0~1500 mV (灵敏度为1mV/g)。

图1 力传感器桥式放大器

2.峰值检测电路

在自动控制系统中,往往要求对几个信号的幅度进行比较,然后加以选择。选择其中最高的或最低的作为控制或报警的对象,分别叫做上限检测和下限检测。上限(峰值)检测电路如图2所示。本电路只可选通正向峰值电压,不能选通负向峰值电压。设输入信号ui1》ui2》ui3》0,则A1外接VD1优先导通,箝位在u0=ui1,VDF1截止。其他两路u02=ui2,u03=ui3,VD2、VD3反偏截止,隔离u0 、u02输出。若ui1与ui2、ui3的差值大于二极管的阈值电压,则VDF2 、VDF3导通,防止当u0为正而ui2、ui3为负时在运放两输入端存在过高电压而使运放内部输入级管子击穿,起到保护作用。若要实现下限检测,将所有二极管极性反接即可。

图2 峰值检测电路

3.电荷放大器

电压式加速度传感器、压电式测力传感器工作时产生正比于被测物理量的电荷量,这类传感器阻抗非常高,呈容性,输出电压很微弱。应用时需加接测量电路将电荷量转换成电压量,这种电路称之为电荷放大器。

积分运算电路就可将电荷量转换成电压量,组成电荷放电器基本电路如图3a所示,传感器用一因存诸电荷而产生的电动势ut与一个与之串联的输出电容Ct来等效,C为传感器对地的杂散电容。Ut、Ct与电容上的电量q之间关系为

Ut= q/Ct (1)

图中运放同相输入端接地,根据“虚短”、“虚断”的概念,U+=U-=0,相当于将C短路,消除因C而产生的误差,集成运放A的输出电压(交流信号反向放大器,放大倍数用阻抗形式表示)。

将上式代人式(1)可得

Uo=-q/Cf

为防止因Ct长时间充电导致集成运放饱和,可在Cf上并联电阻Rf,如图3b所示。Rf应恒大于1/wC 为此,传感器输出频率不能过低,要求

图3 电荷放大器

在实用电路中,为减小传感器输出电缆电容对放大电路影响,常将电荷 放大器装在传感器内。图中VD1、VD2为保护二极管,防止传感器过载时有较大输出。


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