电子秤的设计与制作

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《测试技术课程设计》报告书

?电路的选择

考虑到本次课设所制作的电子称传感器输出电压非常小,灵敏度为1.0±0.15mV/V。因此我们选用仪表放大电路,也是差分放大的一种。电路原理图如下:

其中,在电阻满足条件R1=R2,R3=R4,R5=Rf时,增益G与阻值的关系为: G=(1+2R1/Rg)Rf/R3

?电路的特点与优势

● 高共模抑制比

共模抑制比(CMRR) 则是差模增益( A d) 与共模增益( Ac) 之比,即:CMRR = 20lg | Ad/ Ac | dB ;仪表放大器具有很高的共模抑制比,CMRR 典型值为 70~100 dB 以上。

● 高输入阻抗

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《测试技术课程设计》报告书

要求仪表放大器必须具有极高的输入阻抗,仪表放大器的同相和反相输入端的阻抗都很高而且相互十分平衡,其典型值为 10^9~10^12Ω.

● 低噪声

由于仪表放大器必须能够处理非常低的输入电压,因此仪表放大器不能把自身的噪声加到信号上,在 1 kHz 条件下,折合到输入端的输入噪声要求小于 10 nV/ Hz.

● 低线性误差

输入失调和比例系数误差能通过外部的调整来修正,但是线性误差是器件固有缺陷,它不能由外部调整来消除。一个高质量的仪表放大器典型的线性误差为 0. 01 % ,有的甚至低于 0. 0001 %.

● 低失调电压和失调电压漂移

仪表放大器的失调漂移也由输入和输出两部分组成,输入和输出失调电压典型值分别为 100μV 和2 mV.

● 低输入偏置电流和失调电流误差

双极型输入运算放大器的基极电流,FET 型输入运算放大器的栅极电流,这个偏置电流流过不平衡的信号源电阻将产生一个失调误差。双极型输入仪表放大器的偏置电流典型值为 1 nA~50 pA ;而 FET 输入的仪表放大器在常温下的偏置电流典型值为 50 pA.

● 充裕的带宽

仪表放大器为特定的应用提供了足够的带宽,典型的单位增益小信号带宽在 500 kHz~4 MHz 之间。

?电路的仿真

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《测试技术课程设计》报告书

本小组中我主要负责硬件的设计与制作。仿真使用Multisim软件。其中OP07在Multisim12.0中存在bug,芯片接上双极性电源反而不能正常工作。仿真电路图如下:

电路中运放器选择OP07,OP07芯片是一种低噪声,非斩波稳零的双极性运算放大器集成电路。由于OP07具有非常低的输入失调电压(对于OP07A最大为25μV),所以OP07在很多应用场合不需要额外的调零措施。

OP07管脚图

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仿真结果

当激励为2mv时,此时滑动变阻器接入阻值80Ω,电路增益G为G=(1+2R1/R8)(Rf/R3)

G=(1+20000/80)×(10000/5000)=502

图中输入电压分别为2mv与20mv,输出分别为1v与9.78v,基本与计算相符。

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