基于AD7520芯片进行设计的测量放大器电路(2)

此电路由两片UA741单运放芯片组成。提供电源为±15V。通过设计电路的参数，使输入的单端信号转为一组差模信号输出。具体电路如图3-2：

图3-2

电路包含一个同相的放大器和一个反相的放大器的计算公式如下： 同相电压放大器V01/Vi=R1/(R1+R3)=1/2 反相电压放大器V02/Vi=-R2/R1

同相放大器A1的电压增益V01/Vi=1/2，反相放大器A2的电压增益为V02/Vi=-1/2。

则总的增益为V0/Vi=(V01-V02)/Vi 3、 差模电压放大模块

此差模电压放大模块采用3个UA741单运算放大器组成。是一种仪用放大器。提供电源为±15V。电路如图3-3所示。

图3-3

4、 衰减模块

图3-4

该电路由AD7520芯片和UA741芯片组成。AD7520需提供5V电压，UA741需提供15V电压。具体电路如图3-4所示

5、 有效值检测模块

该电路采用ad637芯片做有效值检测，然后再把输出的有效值送给单片机的内置ad口，在lcd1602显示屏上显示有效值，由于单片机采集的电压值最多只能达到5v，而题目的要求是峰峰值达到20v，所以在输入ad637芯片之前，我用了ne5532运放把输入电压衰减了一般，再送给ad637，而在ad637输出端，为了与单片机的ad采样口阻抗匹配，我又加了一个跟随器已达到要求。这样设计的电路采集出来的有效值误差基本能维持在百分之五左右的范围。

三、 系统软件设计与控制算法分析

1． 软件功能和结构

本系统软件采用结构化程序设计方法，功能模块各自独立，包括系统初始化、控制衰减倍数、测量电压有效值、按键处理模块和显示模块。软件主体流程图如下图4-1所示。

NE5532衰减之后输入AD637进行真有效值转换 AD637输出进过NE5532跟随器输入给单片机的P1.0口 AD7520输出经过NE5532进行衰减 AD采集 AD7520进行相应倍数衰减 液晶屏显示 单片机信号输入给AD7520

图4-1

2． 功能模块算法设计

（1）该电路采用ad637芯片做有效值检测，然后再把输出的有效值送给单片机的内置ad口，在lcd1602显示屏上显示有效值，由于单片机采集的电压值最多只能达到5v，而题目的要求是峰峰值达到20v，所以在输入ad637芯片之前，我用了ne5532运放把输入电压衰减了一般，再送给ad637，而在ad637输出端，为了与单片机的ad采样口阻抗匹配，我又加了一个跟随器已达到要求。这样设计的电路采集出来的有效值误差基本能维持在百分之五左右的范围。

（2）控制衰减倍数模块：增益控制字由电压控制式确定。通过控制引脚的高低电平作为信号。为了保护系统，软件对设置的增益范围进行了限定，当超出1000倍时，则视为无效输入，并重新输入。

（3）按键处理模块 ：此系统的按键功能包括选定设计要求的步距为1、学号姓名显示。其中增益设置对输入数据的范围进行了限定，当输入数据超出范围时，直接从最小倍数再开始递增。

（4）显示模块：用lcd1602的图形液晶显示模块显示预设的增益值以及输出电压的有效值。

四、 系统测试

1、测试仪器

胜利仪器 DT890 数字式万用表 SPF40 信号发生器 40MHZ

Tektronix TPS1052 数字示波器 50MHZ

2、测试方案

（1） 放大倍数和有效值测试

（2）幅频特性测试 f（Hz） 100 Vi(mV) 10 VO(V) 90 10 10 60 10 10 40 10 10 30 10 10 10 10 10 9 10 8 10 7 10 6 10 10 9.12 8.36 7.27 5.21

五、 附录

[1]康华光 电子技术基础[Ｍ].华中科技大学电子技术课程组:高等教育出版社 [2]黄金平 《测量放大器电路的设计》.江汉石油学院,湖北荆州 [3]王建校 《51系列单片机及C51程序设计》.科学出版社

50 100 150 Vi（mV） 10 10 10 V0（V） 0.51 1.0 1.5 0.30.4VRM 0.15 5 5 Av 550 600 650 Vi（mV） 10 10 10 V0（V） 5.5 6.0 6.5 2.12.3VRM 1.92 0 8 Av 200 250 300 10 10 10 2.0 2.5 3.1 0.70.85 1.12 4 700 750 800 10 10 10 7.0 7.5 8.0 2.52.68 2.85 1 350 10 3.5 400 10 4.0 450 10 4.6 500 10 5.0 1.33 1.52 1.70 1.82 850 10 8.5 900 10 9.1 950 10 9.6 1000 10 10.2 3.01 3.15 3.29 3.58 [4]戴杰,宾浩,庄知龙,石晨曦. 一种数控高增益测量放大器的设计[J]. 现代电子技术,2009,01:110-111+119. [5]陈仁伟. 高准确度有效值转换电路的设计与实现[J]. 电子测量技术, 2010, 33(6): 20-26

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