传感器信号调理电路

时间:2008-03-28 17:18:23  来源:  发布者:



  
  传感器和放大器匹配电路

  PH电极缓冲器

  高阻抗PH传感器可与具有低功率电路(仅需要2个1.5V电池供电)的放大器配对(图2)。放大器MOS输入晶体管为传感器提供高阻抗,传感器输出阻抗为1MW或更大。此放大器的输入偏置电流小于1pA,所以,放大器工作消耗非常小的电流。放大器的失调电压小于1mV。放大器提供轨到轨工作并具有高驱动能力,能在长线上发送信号(放大器远离ADC的情况)。在电路中增加了一个精密温度传感器,可以测量PH传感器的温度。这使得具有精确的PH温度补偿值。

  完整的传感器桥接口

  ·测量应变片传感器通常要通过桥网络,应变片构成桥的两个(或4个)臂。应变片是低源阻抗器件,其输出信号范围是小的(几百微伏~几毫伏)。图3所示的电路能为精确测量传感器信号提供测量桥稳定激励电压和高共模电压抑制(CMR),消除了任何共模电压。用高精度和非常低漂移(随温度)的精密电压基准驱动放大器A1。这可为桥提供非常精确、稳定的激励源。因为共模电压大约为激励电压的一半,所以被测信号仅仅是桥臂之间小的差分电压。放大器A2、A3、A4必须提供高共模抑制比(CMRR),所以仅测量差分电压。这些放大器也必须具有低值输入失调电压(VOS)漂移(也称之为失调电压温度系数TCVOS)和输入偏置电流,以使得从传感器能精确地读数。放大器A1~A4连接成仪表放大器以达到上述目标。这种配置的电压增益(AV)为:AV=(1+2R2/bR2)(aR1/R1),其中a和b是确定总增益的比值。

  辐射分析仪通道

  辐射谱测量来自辐射源的发射能量的分布,辐射源可以是粒子,X射线或γ射线。辐射照到闪光晶体上并发射强度正比于能量的短脉冲。然后由PIN光电二极管把光转换为电流。放大器(见图4)用做首置放大器和PIN光电二极管输出的电流/电压转换器。此电路为用于基本辐射谱的单通道分析仪。信号的脉冲幅度包含重要信息,所以低输入失调电压和低失调电压漂移是重要的。宽带宽为处理脉冲(可窄到几纳秒)提供快速响应。首置放大器输出(VOUT)到脉冲幅度分析仪(如快速ADC)来测量和储存每个峰值发生的数。分布是单个源的光谱。反馈电阻R1值取决于来自PIN光电二极管的最大电流和到ADC的最大输出电压。因此,R1=(Max VOUT)/(Max ISIGNAL)。电容C1用于PIN光电二极管寄生电容的补偿。R2和C2相当于R1和C1用于补偿放大器非倒相输入的输入偏置电流。

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