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氣壓感測器SM5651是差分電壓訊號輸出的感測器,要想將輸出訊號放大需要用到差分運放電路。可以採用精密運放搭建差分放大電路,也可以專用差分運放搭建電路,這兩種方案都介紹一下。
1.使用精密運放搭建差分放大電路使用運算放大器搭建差分放大電路,其實就是實現的減法運算的功能。如下圖所示,就是一個簡單的差分運放電路,透過使用虛斷和虛短計算可以得到輸出訊號:
Vo=(V+ - V-)×R13/R11。下圖中兩端的輸入訊號幅值分別是750mV和250mV,輸出訊號為5000mV,即輸入訊號被放大了10倍輸出。
在實際設計電路時,為了增加電路的抗干擾性,可以將輸入訊號經過兩個電壓跟隨器後在進行10倍放大,如下圖所示。
2.使用儀表運算放大器實現差分放大除了用分立元器件搭建電路之外,還可以使用專用的差分運放晶片,如下圖使用AD623搭建的差分運放電路,透過一個電阻R18即可實現放大增益的調節,這個可以在datasheet上找到。
上圖中,輸入訊號分別為30mV和10mV,放大10倍後,其輸出訊號200mV,實現了10倍放大的作用。
在使用運放搭建放大電路時需要注意運放的共模抑制比等引數,以合理選型。
根據提問者的意思,如何將氣壓感測器(SM5651)的訊號用運算放大器放大10倍。
氣壓感測器SM5651為恆流驅動,而另一型號SM5651為電壓驅動。
▲氣壓感測器SM5651
氣壓感測器SM5651的輸出訊號為電壓訊號,當激勵源為1.5mA時滿量程輸出45mV,當激勵源為3mA時滿量程輸出75mV。
怎麼將感測器輸出的電壓訊號放大呢?由於輸出電壓訊號非常微弱,必須採用高精度運放放大。
對於運算放大器的放大電路,這是模電的基礎知識,有同相放大、反相放大和差分放大。
由於輸出的是正電壓訊號,所以可以使用同相放大和差分放大。
(1)同相放大電路
輸出公式為:VO=VI×(1+R2/R1),要求放大倍數為10,則選擇R2/R1=9即可,比如選擇R1=2k,R2=18K即可。
單端同相放大的缺點就是地處理不好誤差較大,差分放大精度更高一些,效果更好。
(2)差分放大
其輸出公式為:UO=(R2+R4)×R3×U1/[(R1+R4)×R2]-R4×U2/R2。
實際應用的時候,一般取R1=R2,R3=R4,則輸出電壓為:UO=(U1-U2) ×R4/R1。
如需放大10倍,則選擇R1=R2=1K,R3=R4=10k即可。
對於運算放大器的選型,建議選擇高精度的運放,偏置電壓、偏置電流低,偏置電壓和偏置電流直接影響運放的精度,還有共模抑制比越高越好。