仪表放大器的设计说明

一、绪言 (7)

二、电路设计 (8)

设计要求 (8)

设计方案 (8)

1、电路原理 (8)

2、主要器件选择 (9)

3、电路仿真 (10)

三、电路焊接 (13)

四、电路调试 (14)

1、仪表放大电路的调试 (14)

2、误差分析 (15)

五、心得体会 (18)

六、参考文献 (19)

绪言

智能仪表仪器通过传感器输入的信号，一般都具有“小”信号的特征：信号幅度很小(毫伏甚至微伏量级)，且常常伴随有较大的噪声。对于这样的信号，电路处理的第一步通常是采用仪表放大器先将小信号放大。放大的最主要目的不是增益，而是提高电路的信噪比；同时仪表放大器电路能够分辨的输入信号越小越好，动态围越宽越好。仪表放大器电路性能的优劣直接影响到智能仪表仪器能够检测的输入信号围。本文从仪表放大器电路的结构、原理出发，设计出仪表放大器电路实现方案，通过分析，为以后进行电子电路实验提供一定的参考。

在同组成员帅威、智越的共同努力下，大家集思广益，深入探讨了实验过程中可能出现的各种问题，然后分工负责个部分的工作，我和帅威负责前期的电路设计和器件的采购，后期的焊接由智越完成，最后的调试由我们三个人共同完成。本报告在做实验以及其他同学提出的富有建设性意见的基础上由我编写，报告中难免会有不足或疏漏之处，还望大家指正为谢！

第一章电路设计

一、设计要求

1、电路放大倍数>3000倍

2、输入电阻>3000kΩ

3、输出电阻＜300Ω

二、设计方案

1、电路原理

仪表放大器电路的典型结构如图1所示。它主要由两级差分放大器电路构成。其中，运放A1，A2为同相差分输入方式，同相输入可以大幅度提高电路的输入阻抗，减小电路对微弱输入信号的衰减；差分输入可以使电路只对差模信号放大，而对共模输入信号只起跟随作用，使得送到后级的差模信号与共模信号的幅值之比(即共模抑制比CMRR)得到提高。这样在以运放A3为核心部件组成的差分放大电路中，在CMRR要求不变情况下，可明显降低对电阻R3和R4，RF和R5的精度匹配要求，从而使仪表放大器电路比简单的差分放大电路具有更好的共模抑制能力。在R1=R2，R3=R4，Rf=R5的条件下，图1电路的增益为：G=(1+2R1／Rg)(Rf／R3)。由公式可见，电路增益的调节可以通过改变Rg阻值实现。

2、主要器件选择

（1）运放OP07

OP07芯片是一种低噪声，非斩波稳零的双极性（双电源供电）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同时具有输入偏置电流低（OP07A为±2nA）和开环增益高（对于OP07A为300V/mV）的特点，这种低失调、高开环增益的特性使得OP07特别适用于高增益的测量设备和放大传感器的微弱信号等面。

（2）OP07特点：

A.超低偏移：150μV最大。

B.低输入偏置电流： 1.8nA 。

C.低失调电压漂移：0.5μV/℃, 超稳定。

D.时间：2μV/month。

E.最大高电源电压围：±3V至±22V。

（3）OP07芯片引脚功能说明：

1和8为偏置平衡(调零端)

，2为反向输入端，3为正向输

入端4接地，5空脚 6为输出，

7接电源“+”，如图2。图2 OP07管脚图

3、电路仿真

(1)电路图的绘制

根据所查资料用multisim11.0画出如图3所示电路图。

图3

(2)参数确定

A. 所设计的电路满足电路放大倍数>3000倍，如图4

图4

Av=（220.793/0.1）*1.414>3000 即满足设计要求（1）。

B.所设计的电路满足输入电阻>3兆欧

原理：由二分之一分压法在输入端串联一个3兆欧的电阻，如图5

图5

由实验结果可知3兆欧的电阻分压为1.995uv，即原先电路输入电阻分的电压比较多，所以满足要求（2）。

C.所设计的电路满足输出电阻<300欧，如图6

图6

(3)元器件的采购

根据上述的仿真结果，所设计的电路满足以上要求，最终确定的元器件见下表

第二章电路焊接

1、电路板布局

(1)元器件的布局

原则：元器件之间的间距不能太小，另外使元器件的布局尽量美观。另外，应该考虑实际的走线情况。

(2)走线

原则：A.导线最好不要裸漏，以免发生短路。

B.导线走线在安全的前提下，应尽量保证美观。

C.注意OP07的管脚、电解电容的正负极的问题。

2、电路焊接

三运放仪表放大器

三运放仪表放大器摘要本系统采用三个OP07双电源单集成运放芯片构成仪表放大器，此放大器能调节将输入差模信号放大100至200倍，同时具有高输入电阻和高共模抑制比，对不同幅值信号具有稳定的放大倍数；电源部分由变压器、整流桥、7812、7912、7805等线性电源芯片组成，可输出+5V、+12V、-12V三路电压。一、方案论证与比较 1.放大器电源的制作方法方案一：本三运放仪表放大器系统采用集成运放OP07，由于OP07是双电源放大器，典型电源电压为，可方便采用市售开关电源或者开关电源芯片制作电源作为OP07的电源输入，开关电源具有的效率高，体积小，散热小，可靠性高等特点，但是因为其内部构造特性，使输出电压带有一定的噪声干扰，不能输出纯净稳定的电压。方案二：采用线性电源稳压芯片78系列和79系列制作线性电源，使用多输出抽头变压器接入整流桥再接入稳压芯片，输出纯净的线性电源。 2.电源方案论证本系统是一个测量放大系统，其信号要求纯净无噪声干扰，在系统中加入滤波器消除干扰的同时，我们应该考虑系统本身的干扰源并尽量降低干扰。考虑到开关电源的输出电压不是十分纯净的，带有许多噪声干扰，而线性电源可以稳定输出电压值，虽然线性电源体积较大，效率较低，但是作为测量系统中，我们采用方案二来提高测量的精准度。 3.放大器制作方法方案一：题目要求使输入信号放大100至200倍，可使用单运放构成比例运算放大电路，按负反馈电阻比例运算进行放大，输出电压，此放大电路可以达到预定的放大倍数，但是其对共模信号抑制较差，容易出现波形失真等问题。方案二：采用三运放构成仪表放大器，这是一种对弱信号放大的一种常用放大器，输出电压。 4.放大器方案论证在测量系统中，通常被测物理量均通过传感器转换为电信号，然后进行放大，因此，传感器的输出是放大器的信号源。然而，多数传感器的等效电阻均不是常量，他们随所测物理量的变化而变。这样，对于放大器而言信号源内阻是变量，放大器的放大能力将随信号的大小而变。为了保证放大器对不同幅值信号具有稳定的放大倍数，就必须使得放大器输入电阻加大，因信号源内阻变化而引起的放大误差就越小。此外，传感器所获得的信号常为差模小信号，并含有较大的共模部分，期数值有时远大于差模信号。因此，要求放大器具有较强的共模信号抑制能力。综上所述，采用方案二仪表放大器方案，仪表放大器除了具有足够的放大倍数外，还具有高输入电阻和高共模抑制比。二、系统设计

仪表放大器的设计与制作

电子线路CAD与电子工艺实训报告第七组仪表放大器的设计与制作班级：电本0501 学号：0532110661 姓名：王德权序号：16 指导教师：姜李张娟 2008年 1 月 16日

一．实训目的： 1掌握仪表放大器的结构原理： 2 熟练应用Protel99se设计电路原理图；并生成电路板图； 3 熟练掌握印制电路板的生成，了解如何刻板； 4 掌握基本焊接技术。二．实训工具： Protel99se CircuitCAM 电烙铁万用表模拟电子试验箱（含有+12V电源，+0V---+0.5V电源）其他必要检测设备三．仪表放大器原理：本仪器放大器是由三个OP27集成运算放大器组成，OP27的特点是低噪声，高速，低输入失调电压和卓越的共模抑制比。仪表放大器电路连接成比例运算的电路形式，因此具有很高的输入电阻。由于电路的结构对称，他们的漂移和失调都具有互相抵消的作用。后一个运算放大器组成差分放大器，将差分输入转换为单端输出。电容C用于除抖动和抗干扰。工作原理：由于v—→v+，因而加在R7两端的电压为(vI1—vI2)，相应通过R7的电流i7＝(vI1-vI2)／R7，由于i→0，因而vo1＝i7R1+vI1，vo2＝i7R2+vI2，当，R1＝R2＝R时，vo1-vo2＝(1+2R／R7)(vI1-vI2)对U2而言，vo1加在反相输入端，vo2加在同相输入端，利用叠加原理的输出电压。vo＝—(R5／R3)vo1+R6／(R4+R6)vo2(1+R5／R3)由于R3＝R4，R5＝R6因而 vo＝—(R5／R3)(vo1-vo2)＝—(R5／R3)（1+2R／R7）(vI1-vI2) 仪器放大器的差值电压增益：Avf＝vo／(vI1-vI2)＝—(R5／R3)（1+2R／R7）上式表明，改变R7可设定不同的Avf值。仪器放大器的共模抑制比主要取决于第—级集成运放U1和U3的对称性和各电阻值的匹配精度。如果U1和U3对称，且各电阻值的匹配误差为→±0．001％，则仪器放大器的共模抑制比可达到100dB以上。由于采用了对称的同相放大器，因而仪器放大器两输入端具有相同的输入电阻，且其值可达到几百MΩ以上。利用仪表放大对他的特性进行了实际的测量和具体数据进行了记录最大放大倍数为Av=100。经计算，本设计中仪表放大器的电压放大倍数A U=R5/R3(1+2R1/R2)=100，结果将在仿真中验证。仪表放大器的结构特点：使仪表放大器成为一种高输入电阻，高共模抑制比，具有较低的失调电压，失调电流，噪声及飘移的放大器。在使用时R4,R5,R6,R7四个电阻要精密且匹配，否则将给放大器带来误差，而其将降低电路的共模抑制比。四．实训步骤：（一）在Protel99se环境中绘制原理图、印制板图，生成CAM文件 1 、绘制电路原理图：进入Protel99se SCH界面，绘制电路原理图，绘制原理图过程中注意元件的封装和名称，还有元件的布局，力求美观，完成之后，经电气检查无误后即可生成网络表。

设计说明书完整

目录序言 (2) 一、零件的分析（一）零件的作用 (2) （二）零件的工艺分析 (2) 二、工艺规程设计（一）确定毛坯的制造形式 (3) （二）基面的选择 (3) （三）制定工艺路线 (3) （四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 (5) （五）确定切削用量及基本工时 (5) 三、夹具设计（一）、加工工艺孔Φ25夹具设计 (12) （二）、粗精铣宽度为30mm的下平台夹具设计 (13) （三）、钻M8螺纹孔夹具设计 (16) 四、机械加工工序卡片（附） (18) 五、CA6140车床杠杆（831009）零件图（附） (18) 六、CA6140车床杠杆（831009）毛坯图（附） (18) 七、夹具装配图与夹具体零件图（附） (18) 八、参考文献 (18)

序言机械制造技术基础课程设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。就个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后参加祖国的“四化”建设打下一个良好的基础。由于能力有限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指教。一、零件的分析（一）零件的作用题目所给定的零件是CA6140车床的杠杆。它位于车床制动机构中，主要起制动作用。杠杆一端与制动带连接，另一端通过刚球与齿条轴的凸起（或凹槽）相接触，当离合器脱开时，齿条轴与杠杆下端接触，是起逆时针方向摆动，将制动带拉紧；当左右离合器中任一个接合时，杠杆都顺时针方向摆动，使制动带放松，从而达到制动的目的。（二）零件的工艺分析所加工零件立体图如下图所视： 1、主要加工面：（1）、钻Φ0.023 025+孔以及与此孔相通的Φ14阶梯孔、M8螺纹孔；（2）、钻Φ0.1012.7+锥孔及铣Φ0.1012.7+锥孔表面；（3）、钻2—M6螺纹孔及其上表面；

三运放组成的仪表放大器电路分析

三运放组成的仪表放大器电路分析仪表放大器与运算放大器的区别是什么？仪表放大器是一种具有差分输入和相对参考端单端输出的闭环增益单元。大多数情况下，仪表放大器的两个输入端阻抗平衡并且阻值很高，典型值≥109 ?。其输入偏置电流也应很低，典型值为 1 nA至 50 nA。与运算放大器一样，其输出阻抗很低，在低频段通常仅有几毫欧（m?）。运算放大器的闭环增益是由其反向输入端和输出端之间连接的外部电阻决定。与放大器不同的是，仪表放大器使用一个内部反馈电阻网络，它与其信号输入端隔离。对仪表放大器的两个差分输入端施加输入信号，其增益既可由内部预置，也可由用户通过引脚连接一个内部或者外部增益电阻器设置，该增益电阻器也与信号输入端隔离。专用的仪表放大器价格通常比较贵，于是我们就想能否用普通的运放组成仪表放大器？答案是肯定的。使用三个普通运放就可以组成一个仪用放大器。电路如下图所示：输出电压表达式如图中所示。看到这里大家可能会问上述表达式是如何导出的？为何上述电路可以实现仪表放大器？下面我们就将探讨这些问题。在此之前，我们先来看如下我们很熟悉的差分电路：如果R1 ＝ R3，R2 ＝ R4，则VOUT = (VIN2—VIN1)(R2/R1) 这一电路提供了仪表放大器功能，即放大差分信号的同时抑制共模信号，但它也有些缺陷。首先，同相输入端和反相输入端阻抗相当低而且不相等。在这一例子中VIN1反相输入阻抗等于 100 k?，而VIN2同相输入阻抗等于反相输入阻抗的两倍，即200 k?。因此，当电压施加到一个输入端而另一端接

地时，差分电流将会根据输入端接收的施加电压而流入。（这种源阻抗的不平衡会降低电路的CMRR。）另外，这一电路要求电阻对R1 /R2和R3 /R4的比值匹配得非常精密，否则，每个输入端的增益会有差异，直接影响共模抑制。例如，当增益等于 1 时，所有电阻值必须相等，在这些电阻器中只要有一只电阻值有 0.1% 失配，其CMR便下降到 66 dB（2000:1）。同样，如果源阻抗有 100 ?的不平衡将使CMR下降 6 dB。为解决上述问题，我们在运放的正负输入端都加上电压跟随器以提高输入阻抗。如下图所示：以上前置的两个运放作为电压跟随器使用，我们现在改为同相放大器，电路如下所示：输出电压表达式如上图所示。上图所示的电路增加增益（A1 和 A2）时，它对差分信号增加相同的增益，也对共模信号增加相同的增益。也就是说，上述电路相对于原电路共模抑制比并没有增加。下面，要开始最巧妙的变化了！看电路先：

仪表放大器的设计

目录一、绪言 (7) 二、电路设计 (8) 设计要求 (8) 设计方案 (8) 1、电路原理 (8) 2、主要器件选择 (9) 3、电路仿真 (10) 三、电路焊接 (13) 四、电路调试 (14) 1、仪表放大电路的调试 (14) 2、误差分析 (15) 五、心得体会 (18) 六、参考文献 (19)

绪言智能仪表仪器通过传感器输入的信号，一般都具有“小”信号的特征：信号幅度很小(毫伏甚至微伏量级)，且常常伴随有较大的噪声。对于这样的信号，电路处理的第一步通常是采用仪表放大器先将小信号放大。放大的最主要目的不是增益，而是提高电路的信噪比；同时仪表放大器电路能够分辨的输入信号越小越好，动态范围越宽越好。仪表放大器电路性能的优劣直接影响到智能仪表仪器能够检测的输入信号范围。本文从仪表放大器电路的结构、原理出发，设计出仪表放大器电路实现方案，通过分析，为以后进行电子电路实验提供一定的参考。在同组成员张帅威、张智越的共同努力下，大家集思广益，深入探讨了实验过程中可能出现的各种问题，然后分工负责个部分的工作，我和张帅威负责前期的电路设计和器件的采购，后期的焊接由张智越完成，最后的调试由我们三个人共同完成。本报告在做实验以及其他同学提出的富有建设性意见的基础上由我编写，报告中难免会有不足或疏漏之处，还望大家指正为谢！

第一章电路设计一、设计要求 1、电路放大倍数>3000倍 2、输入电阻>3000kΩ 3、输出电阻＜300Ω 二、设计方案 1、电路原理仪表放大器电路的典型结构如图1所示。它主要由两级差分放大器电路构成。其中，运放A1，A2为同相差分输入方式，同相输入可以大幅度提高电路的输入阻抗，减小电路对微弱输入信号的衰减；差分输入可以使电路只对差模信号放大，而对共模输入信号只起跟随作用，使得送到后级的差模信号与共模信号的幅值之比(即共模抑制比CMRR)得到提高。这样在以运放A3为核心部件组成的差分放大电路中，在CMRR要求不变情况下，可明显降低对电阻R3和R4，RF和R5的精度匹配要求，从而使仪表放大器电路比简单的差分放大电路具有更好的共模抑制能力。在R1=R2，R3=R4，Rf=R5的条件下，图1电路的增益为：G=(1+2R1／Rg)(Rf／R3)。由公式可见，电路增益的调节可以通过改变Rg阻值实现。

换能器前置放大电路设计

项目支持：北京市科技攻关项目，农业节水灌溉监测与控制设备研制与开发（D0706007040191）国家“十一五”科技支撑计划农产品流通过程信息化关键技术与系统研发（2006BAD10A04）国家“十一五”科技支撑计划灌区地下水开发利用关键技术（2006BAD11B05）微弱信号检测的前置放大电路设计张石锐1，2，郑文刚2*，黄丹枫1，赵春江2 （1.上海交通大学农业与生物学院上海市 200240 2.国家农业信息化工程技术研究中心北京市 100097）摘要：针对精准农业中对微弱信号检测的技术需求，论文设计了以电流电压转换器，仪表放大器和低通滤波器为主要结构的微弱信号检测前置放大电路。结合微弱信号的特点讨论了电路中噪声的抑制和隔离，提出了电路元件的选择方法与电路设计中降低噪声干扰的注意事项。本文利用集成程控增益仪表放大器PGA202设计了微弱信号检测前置放大电路，并利用微弱低频信号进行了测试，得到了理想的效果。关键字：精准农业、微弱信号检测、仪表放大器、前置放大电路中图分类号：TN721.5 文献标识码：A The design of preamplifier circuit based on weak signal detection ZHANG Shi-rui1，2，ZHENG Wen-gang2，HUANG Dan-feng1，ZHAO Chun-jiang2 (1. School of Agriculture and Biology, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China 2. National Engineering Research Center for Information Technology in Agriculture, Beijing, 100097, China) Abstract：Combined with the demand of the detection of weak signal in precision agriculture, the article introduced the circuit principle of deigning preamplifier circuit whit I/V Conversion level, instrumentation amplifier level and low-pass filter level. At the same time the article discussed the circuit's noise suppression and isolation according to the characteristics of the weak signal, and gave the method of choosing elements and noise reduction. Finally, gave the design of the weak signal detection pre-amplifier using the program-controlled integrated instrumentation amplifier PGA202. Key words: precision agriculture ，weak signal detection, instrumentation amplifier, preamplifier 1、引言精准农业主要是依据实时获取的农田环境和农作物信息，对农作物进行精确的灌溉、施肥、喷药，最大限度地提高水、肥和药的利用效率，减少环境污染，获得最佳的经济效益和生态效益[1]。农田环境和农作物信息的准确获取取决于可靠的生物传感技术。如常规精准灌溉主要关注空气的温度、湿度和土壤的含水量，利用这些参数的变化控制对农作物的灌溉，而作物自身产生的一些信号能够更准确的反映其自身的生理状况，通过检测这些信号控制灌溉可以使灌溉更精确。目前精准灌溉技术正朝着以环境信息和农作物生理信息相结合为控制依据的方向发展，为此各种生物传感器如植物电信号传感器、植物茎流传感器等应运而生。但一般作物自身生理状况产生的信号极其微弱，往往电流信号只能达到纳安级，电压信号也只能达到微伏级。为有效的利用这些信号，应首先对其进行调理，本文根据植物生理信号的特点设计了适合此类微弱信号检测的前置放大电路。 2、电路基本结构生物传感器所产生的信号一般为频率较低的微弱信号，检测不同的植物生理参数，可能得到电压或电流信号。对于电流信号，应首先把电流信号转换成为电压信号，通过放大电路的放大，最后利用低通滤波器，滤除混杂在信号中的高频噪声。微弱信号检测前置放大电路的整体结构如图1。

仪表放大器的应用技巧(摘)

仪表放大器电路设计技巧 Charles Kitchin，Lew Counts 美国模拟器件公司长期以来，为仪表放大器供电的传统方法是采用双电源或双极性电源，这具有允许正负输入摆幅和输出摆幅的明显优势。随著元器件技术的发展，单电源工作已经成为现代仪表放大器一个越来越有用的特性。现在许多数据采集系统都是采用低电压单电源供电。对于单电源系统，有两个至关重要的特性。首先，仪表放大器的输入范围应当在正电源和负电源之间(或接地电压)扩展。其次，放大器的输出摆幅也应当接近电源电压的两端(R-R)，提供一个与电源电压的任一端或地电位相差100mV(或小于100mV)以内的输出摆幅(V-+0.1V～V+-0.1V)。比较起来，一个标准的双电源仪表放大器的输出摆幅只能与电源电压的任一端或地电位相差1V或2V以内。当采用5V 单电源工作时，这些仪表放大器仅具有1V或2V输出电压摆幅，而真正的R-R输出仪表放大器能提供几乎与电源电压一样高的峰峰输出摆幅。另一个重要点是单电源或R-R仪表放大器采用双电源仍能工作(甚至更好)并且通常其工作电源电压比传统的双电源器件低。电源解耦是一个经常被工程师忽视的重要细节。通常，旁路电容器(典型值为0.1μF)连接在每个IC的电源引脚和地之间。尽管通常情况适合，但是这在实际应用中可能无效或甚至产生比根本没有旁路电容器更坏的瞬态电压。因此考虑电路中的电流在何处产生，从何处返回和通过什麽路径返回是很重要的问题。一旦确定，应当在地周围和其他信号路径周围旁路这些电流。通常，像运算放大器一样，大多数单片仪表放大器都有其以电源的一端或两端为参考端的积分器并且应当相对输出参考端解耦。这意味著对于每颗晶片在每个电源引脚与仪表放大器的参考端在PCB上的连接点之间应连接一个旁路电容器，如图1所示。图1、电源旁路的推荐方法 1.输入接地返回的重要性当使用仪表放大器电路时出现的一个最常见的应用问题是缺乏为仪表放大器的输入偏置电流提供一个DC返回路径。这通常发生在当仪表放大器的输入是容性耦合时。图2示出这样一个电路。

设计说明

书桌设计说明设计主题：运用人体工程学知识，设计出符合12岁左右的学生书桌，造型独特，在造型材料以及色彩方面体现了人性化的设计原理，绿色健康切环保。设计背景：现在大部分学生书桌过于矮小，不符合人体工程学。学生不舒适，不自然，造成了驼背灯不亮的发育。针对这些问题进行书桌设计。在书桌的设计必须注意家具的尺寸、造型、色彩及其布置方式，使其符合人体生理，心理尺度及人体各部分的活动规律，以达到安全、使用、方便、美观的目的。设计时要考虑到使用的年纪，喜好，以及人体尺寸。我设计的这款书桌，从储存、展示、斜面面科学角度、美观、健康等方面着手，进行设计。具体设计： 1、科学的角度设计斜面在0到75度之间，可调节。通过调节器调节书面的斜度。使学生在使用时，可以针对不同的用处，调节桌面的倾斜度可以防止驼背等不良记住发育。让学生阅读书写时保持最佳的用眼距离和视线角度。 2、文具盒的设计文具盒的设置解决了，斜面太大笔等容易下滑的问题。在桌面凹陷，方便放置笔等文具。 3、托肘板前端的托肘板，更方便学生学习，更符合人体工程学原理。在不用的时候放下来，能减小占地面积，更好的节省空间。很大程度上缓解了肩肘腰等部分紧张的肌肉，克服了在普通桌子上双臂向左向右两边撑开和耸肩带来的疲惫，学生也不会因为肩酸背痛而趴在桌子上，保持了最佳的学习姿态。 4、书架存储功能以及读书板后的展示功能书桌上部分的书架起到了储存的作用，在书架后面也有空间能储存书籍。打开桌面，深度为780mm的桌洞，更能存放书籍。有足够大的储存空间。同时，读书板向后翻转，更是一片很好的展示空间。 5、可调节高度可升降的桌体。桌子的高低客随着学生的成长而调节，满足孩子不断成长的需要。为家长节省开支。 6、材料在材料上选材环保耐用，减少有毒气体。桌面具有防光源反射。 7、人性化的脚踏板有缓解学生腿部肌肉的压力，双腿更轻松。 8、造型外观书桌的设计除了要考虑到人的坐态生理特征外，还要有使用者是否舒适、健康以及工作效率。当然还有造型美观。因为这次的书桌设计是针对年纪在12岁左右的学生。经调查，发现这个年纪的学生男女喜欢的风格差异很大。针对此情况，选用了两种不同的颜

汽车仪表盘设计

设计题目：汽车仪表盘设计设计说明：对于驾驶者来说，拥有一个整洁直观的仪表盘及显示屏是很重要的，既能及时提醒驾驶者汽车在行驶过程中的各种状况，也能从一定程度上减轻驾驶者疲劳的感觉。如图所示仪表盘设计简洁明了：以车速表为中心，转速表和燃油表呈半月形分布在车速标的两侧。三个仪表盘处于同一水平线上，转速表和燃油标的半月形设计，缩短了仪表控制板的宽度，使驾驶者一目了然，避免了在观察仪表时分散过多的精力车速表设计：车速表位于三个仪表的中央位置，速度单位呈圆形分布。在车速表内下方，平均分布着三个电子显示灯，分别为左转提示灯、远光灯、右转提示灯。显示灯右侧，是一个圆柱形按钮，该按钮结合显示屏使用，

车速表图转速表设计：转速表分布在车速表的左侧，呈半月形。数值从1至7（单位：1000R/MIN），数值6---7上方有红色标示（提醒驾驶者在行驶过程中不要让发动机的转速过高，应及时变换档位）。转速表图

燃油表设计：燃油表分布在车速表的右侧，呈半圆形。指针随着车辆油箱满载状态的变化从上至下变换位置，当车内燃油不足时，燃油不足警告指示灯自动点亮，提示驾驶者应及时补充燃油。需要说明的是，在车辆刹车、转弯、加速、上下坡过程中，可能导致又向内的燃油波动，燃油标的指针会有轻微的摆动。在燃油表左下方，分布着一个长方形电子显示屏，该显示屏为车辆的双旅程里程表。在双旅程里程表内，有A、B两个数据供驾驶者使用：A显示汽车的总行驶距离；B显示汽车的单次行驶距离。还记得在介绍骐达车速表时提到的圆柱形按钮吧，这个按钮是重设里程表开关。先通过该开关调到单次行驶距离显示，再按下该开关不动，1秒钟后里程表上数据将被清零。燃油表图三个仪表盘中还分布着一些警告灯及提示灯。警告灯：“ABS”防抱死制动系统警示灯、制动警告灯（手刹）、充电警告灯、车门未关警告灯、发动机机油压力警告灯、高水温警告灯、智能钥匙锁止警告灯、智能钥匙系统警告灯、动力转向警告灯、安全带警告灯、扶助约束系统警告灯。提示灯：前雾灯指示灯、后雾灯指示灯、低水温指示灯、故障指示灯、超速档关闭指示灯、安全指示灯、车小灯指示灯、转向信号灯/危险指示灯。需要说明的是，警告灯和指示灯是根据汽车配置所带的，所以车友朋友在接触实车时可能会找不到一些警告及指示灯；警告及指示灯只有在该项功能开启时才会闪亮。

基于仪表放大的传感器信号采集电路

基于仪表放大器的传感器信号采集电路设计
2010-2-5 20:10:00 来源：中国自动化网

1 引言传感器及其相关电路被用来测量各种不同的物理特性，例如温度、力、压力、流量、位置、光强等。这些特性对传感器起激励的作用。传感器的输出经过调理和处理，以对物理特性提供相应的测量。数字信号处理是利用计算机或专用的处理设备，以数值计算的方式对信号进行采集、变换、估计与识别等加工处理，从而达到提取信息和便于应用的目的。仪表放大器具有非常优越的特性，能将传感器非常微弱的信号不失真的放大以便于信号采集。本文介绍在一个智能隔振系统中，传感器数据采集系统具有非常多的传感器，而且信号类型都有很大的差别的情况下如何使用仪表放大器将传感器信号进行调理以符合模数转换器件的工作范围。 2 仪表放大器在传感器信号调理电路中的应用仪表放大器是一种高增益、直流耦合放大器，他具有差分输入、单端输出、高输入阻抗和高共模抑制比等特点。差分放大器和仪表放大器所采用的基础部件（运算放大器）基本相同，他们在性能上与标准运算放大器有很大的不同。标准运算放大器是单端器件，其传输函数主要由反馈网络决定；而差分放大器和仪表放大器在有共模信号条件下能够放大很微弱的差分信号，因而具有很高的共模抑制比（CMR）。他们通常不需要外部反馈网络。仪表放大器是一种具有差分输入和其输出相对于参考端为单端输出的闭环增益单元。输入阻抗呈现为对称阻抗且具有大的数值（通常为 109 或更大）。与由接在反向输入端和输出端之间的外部电阻决定的闭环增益运算放大器不同，仪表放大器使用了一个与其信号输入端隔离的内部反馈电阻网络。利用加到两个差分输入端的输入信号，增益或是从内部预置，或是通过也与信号输入端隔离的内部或外部增益电阻器由用户设置。典型仪表放大器的增益设置范围为 1～1000。仪表放大器的特点：（1）高共模抑制比共模抑制比（CMRR）则是差模增益（Ad）与共模增益（Ac）之比， CMRR=20lg 即：（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。（2）高输入阻抗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 109～1012 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。（3）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，他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%。（4）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 100 uV 和 2 mV。

智能化传感器中应用仪表放大器时应注意的问题

智能化传感器中应用仪表放大器时应注意的问题 1 序言仪表放大器（IA）由于其本身所具有的低漂移、低功耗、高共模抑制比、宽电源供电范围及小体积等一系列优点，在数据采集系统、电桥、热电偶及温度传感器的放大电路中得到了广泛的应用，它既能对单端信号又能对差分信号进行放大。在数据采集系统中，一般需要实现对多路信号进行数据采集，这主要是通过多路开关来实现对多路信号的切换。实际应用中，针对不同的测量对象可以分别选择单端信号或差分信号的输入方式来实现对信号的获取，一般市场上所有的多路信号采集系统基本上都具备这种功能。差分仪表放大器具有对差分信号进行放大，对共模信号加以抑制的功能，但是并非所有差分信号输出的场合可以直接使用仪表放大器作为前置信号放大级，具体来说必须考虑到共模信号的大小、差分信号的大小、放大倍数的选择、输入信号的频率范围等因素，同时针对输入信号的具体情况可以选择单端信号输入方式或者差分信号输入方式。下面对仪表放大器在实际应用中所涉及到的这些问题分别加以阐述。 2 仪表放大器的结构仪表放大器一般是由三个放大器和经过激光调阻修正的电阻网络构成，如图1所示。在传统的三片运放方式的基础上做一些改进，内部阻值的校准保证用户只需要外接一个电阻即可实现由1到上万倍的增益精确设定，减少了由于增益相关误差带来的数据采集误差，同时这种结构保证其具有高输入阻抗和低输出阻抗，

且每一路输入都有输入保护电路以避免损坏器件。由于采用激光调阻，使其具有低失调电压、高共模抑制比和低温漂。图1 仪表放大器的结构原理框图图1所示为BB（Burr Brown）公司的INA114、INA118等仪表放大器的结构原理框图及引脚。在实际应用时，正负电源引脚处应接滤波电容C，以消除电源带来的干扰。5脚为输出参考端，一般接地。实际应用中即使5脚对地之间存在很小的电阻值，也将对器件的共模抑制比产生很大的影响，如5欧姆的阻值将导致共模抑制比衰减到80dB。 3 应用中应考虑的问题 3.1 输入偏置电流回路一般来说，选择差分信号测量的工作方式时，后面的信号放大电路一般直接采用仪表放大器构成。仪表放大器的输入阻抗非常高,大约达到1010Ω数量级，相应对于差分输入的每个输入端都需要输入偏置电流通道，以提供共模电流反馈回路，例如仪表放大器IN118输入偏置电流大约为±5nA。由于仪表放大器的输入

控制仪表课程设计说明书

摘要煤气炉是工业生产中常见的加热设备，广泛应用于冶金、机械、建材、化工等行业，其温度控制系统常见的控制技术有PID 控制、模糊控制技术等，但由于煤气炉是一个时变的、大滞后的被控对象，且升温具有单向性，很难建立精确的数学模型。而PID 控制因其成熟、容易实现、并具有可消除稳态误差的优点，基本能够满足系统性能要求。 KMM可编程程序调节器是一种多输入/输出、多功能、多用途的数学式控制仪表。它与模拟式调节器相比，具有与模拟仪表兼容，运算，控制及通信功能丰富、通用性强、可靠性高，使用维护方便等优点，用KMM进行系统设计，只要根据控制流程图进行组态即可，经过各种运算模块的不同组态能够实现多种控制功能，如平、PID控制、前馈控制等，非常简便。用它进行控制，P、I、D参数调整方便，数字显示直观，适合于小规模生产装置的控制、显示和操作，也能够经过通信接口挂到数据通道同集散控制系统连接起来，实现中、大规模的分散控制、集中监视、操作和管理。一总体方案设计煤气炉是工业生产的重要装置之一，它的任务是经过煤气的燃烧，产生一个理想的温度，以供生产、生活之用。在产品的工艺加工过程中，温度对产品质量的影响很大，温度检测和控制很

重要。基于常见的单回路控制系统结构简单但控制精度较低的实际，本设计提出了基于KMM可编程控制器的串级控制系统。1、串级控制系统 1.1 串级控制系统的基本概念串级控制系统采用两套检测变送器和两个调节器，前一个调节器的输出作为后一个调节器的设定，后一个调节器的输出送往调节阀。前一个调节器称为主调节器，它所检测和控制的变量称主变量（主被控参数），即工艺控制指标；后一个调节器称为副调节器，它所检测和控制的变量称副变量（副被控参数），是为了稳定主变量而引入的辅助变量。整个系统包括两个控制回路，主回路和副回路。副回路由副变量检测变送、副调节器、调节阀和副过程构成；主回路由主变量检测变送、主调节器、副调节器、调节阀、副过程和主过程构成。一次扰动：作用在主被控过程上的，而不包括在副回路范围内的扰动。二次扰动：作用在副被控过程上的，即包括在副回路范围内的扰动。主参数（主变量）：串级控制系统中起主导作用的那个被调节参数称为主参数。副参数（副变量）：其给定值随主调节器的输出而变化，能提前反应主信号数字变化的中间参数称为副参数。

如何选择仪表放大器_仪表放大器的选择分析

如何选择仪表放大器_仪表放大器的选择分析什么是仪表放大器这是一个特殊的差动放大器，具有超高输入阻抗，极其良好的CMRR，低输入偏移，低输出阻抗，能放大那些在共模电压下的信号。随着电子技术的飞速发展，运算放大电路也得到广泛的应用。仪表放大器是一种精密差分电压放大器，它源于运算放大器，且优于运算放大器。仪表放大器把关键元件集成在放大器内部，其独特的结构使它具有高共模抑制比、高输入阻抗、低噪声、低线性误差、低失调漂移增益设置灵活和使用方便等特点，使其在数据采集、传感器信号放大、高速信号调节、医疗仪器和高档音响设备等方面倍受青睐。仪表放大器是一种具有差分输入和相对参考端单端输出的闭环增益组件，具有差分输入和相对参考端的单端输出。与运算放大器不同之处是运算放大器的闭环增益是由反相输入端与输出端之间连接的外部电阻决定，而仪表放大器则使用与输入端隔离的内部反馈电阻网络。仪表放大器的 2 个差分输入端施加输入信号，其增益即可由内部预置，也可由用户通过引脚内部设置或者通过与输入信号隔离的外部增益电阻预置。仪表放大器构成原理仪表放大器电路的典型结构如图1所示。它主要由两级差分放大器电路构成。其中，运放A1，A2为同相差分输入方式，同相输入可以大幅度提高电路的输入阻抗，减小电路对微弱输入信号的衰减；差分输入可以使电路只对差模信号放大，而对共模输入信号只起跟随作用，使得送到后级的差模信号与共模信号的幅值之比（即共模抑制比CMRR）得到提高。这样在以运放A3为核心部件组成的差分放大电路中，在CMRR 要求不变情况下，可明显降低对电阻R3和R4，Rf和R5的精度匹配要求，从而使仪表放大器电路比简单的差分放大电路具有更好的共模抑制能力。在R1=R2，R3=R4，Rf=R5的条件下，图1电路的增益为：G=（1+2R1/Rg）Rf/R3。由公式可见，电路增益的调节可以通过改变Rg阻值实现。仪表放大器特点●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

仪表外壳塑料设计说明书

塑料模具设计与制造课程设计说明书设计题目：仪表外壳塑料模设计学号：24011119 设计者: 朱威指导教师：李成凯完成时间：2013-6-28

目录 1. 塑件成型工艺性分析 (3) 1.1塑件的分析 (3) 1.2 ABS塑料的性能分析 (4) 1.3 塑件的成型工艺参数确定 (5) 2 模具的基本结构及模架选择 (5) 2.1 模具的基本结构 (5) 2.1.1 确定成型方法 (5) 2.1.2 型腔布置 (5) 2.1.3 确定分型面 (6) 2.1.4 选择浇注系统 (6) 2.1.5 确定推出方式 (7) 2.1.6 侧向抽芯机构 (7) 2.1.7 选择成型设备 (8) 2.2 选择模架.................................................................................................... 错误！未定义书签。 2.2.1 模架的结构............................................................................................. 错误！未定义书签。 2.2.2 模架安装尺寸校核................................................................................. 错误！未定义书签。 3 模具结构、尺寸的设计计算....................................................................... 错误！未定义书签。 3.1 模具结构设计分析.................................................................................... 错误！未定义书签。 3.1.1 型腔结构................................................................................................. 错误！未定义书签。 3.1.2 型芯结构................................................................................................. 错误！未定义书签。 3.1.3 斜导柱、滑块结构................................................................................. 错误！未定义书签。 3.1.4 模具的导向结构..................................................................................... 错误！未定义书签。 3.2 模具成型尺寸设计计算 (9) 4 模具总装图及模具的装配、试模 (10) 4.1 模具总装图................................................................................................ 错误！未定义书签。 4.2 模具的安装试模 (12) 4.2.1 试模前的准备 (14) 4.2.2 模具的安装及调试 (14) 4.2.3 试模 (15) 4.2.4 检验 (15)

实验十一基于multisim的仪器放大器设计

南昌大学实验报告学生姓名：学号: 专业班级：实验类型： □ 验证 □ 综合设计 □ 创新实验日期：实验成绩：实验十一基于multisim 的仪器放大器设计实验目的 1.掌握仪器放大器的设计方法； 2.理解仪器放大器对共模信号的抑制能力； 3.掌握仪器放大器的调试方法； 4.掌握虚拟仪器库中关于测试模拟电路仪器的使用方法，如示波器、信号发生器等虚拟仪器的使用；实验原理仪表放大器电路的典型结构如右图所示。它主要由两级差分放大器电路构成。其中，运放A1，A2为同相差分输入方式，同相输入可以大幅度提高电路的输入阻抗，减小电路对微弱输入信号的衰减；差分输入可以使电路只对差模信号放大，而对共模输入信号只起跟随作用，使得送到后级的差模信号与共模信号的幅值之比 (即共模抑制比CMRR)得到提高。这样在以运放A3为核心部件组成的差分放大电路中，在CMRR 要求不变情况下，可明显降低对电阻R3和R4，Rf 和R5的精度匹配要求，从而使仪表放大器电路比简单的差分放大电路具有更好的共模抑制能力。在R1=R2，R3=R4，Rf=R5的条件下，图1电路的增益为：G=(1+2R1/Rg)(Rf/R3)。由公式可见，电路增益的调节可以通过改变Rg 阻值实现。实验器材 741三片、电阻8只、万用表、示波器、函数信号发生器等实验内容 1.采用运算放大器设计并构建一仪器放大器，指标如下：（1）.输入信号i u =2mv 时，要求输出电压信号o u =0.4V ，Vd A =200，f=1kHz; （2）要求输入阻抗Ω>M R i 1; （3）共模抑制比的测量； 2.用虚拟仪器库中关于测试模拟电路仪器，按设计指标进行调试。实验步骤 1.计算,由Vd A =vf A =-)/21(/4113R R R R f f +=200确定各电阻阻值(R=1f R 或2f R )； 2.按下图一和图二连接好电路图并设置各个元件的参数；

基于仪表放大器的传感器信号采集电路设计_蔡延财

基于仪表放大器的传感器信号采集电路设计蔡延财1,刘　勇1,陈永冰1,王　璐2 (1.海军工程大学　湖北武汉　430033;2.信息产业部第53所海军代表室　辽宁锦州　121000) 摘　要:介绍了一种基于T M S320F 2812DSP 、仪表放大器的传感器数据采集系统的设计。传感器信号调理是对传感器直接输出的信号进行调节,信号调理的原理以及硬件实现电路在文中都做了说明。给出了DSP 和传感器信号调理电路的接口设计;同时,结合作者实际工作的一个成功应用TM S320F2812DSP 与仪表放大器以及同步采样16b A DC 通过CP LD 硬件接口的实例。通过验证此电路系统有非常好的性能和可扩展性。关键词:数字信号处理;DSP ;T M S320F 2812;IN -A M P ;A DC ;CP LD 中图分类号:U666.1;T P274+.2 文献标识码:B 文章编号:1004-373X (2007)06-063-03 Design of Sensor Signal Collection Based on IN-AMP CAI Yancai 1,L IU Y ong 1,CH EN Yo ng bing 1,W AN G Lu 2 (1.Navy U nive rsity of Engineer ,Wuhan ,430033,China ;2.53rd Lab o f IPD Na vy Deputatio n ,Jinzho u ,121000,China ) Abstract :T his pape r intro duces a kind o f design based on T M S320F 2812DSP and IN -AM P in senso r data co llection sy s -tem.Senso r sig nal adjustment is used to adjust the direct output signal of senso rs.T he principle of sig nal adjustment and the ha rdw are circuit implementa tion a re both discussed in this pape r.I t applies the desig n of interface betw ee n DSP and senso r sig -nal adjust cir cuit.M eanwhile ,it produces the e xample tha t the T M S320F2812DSP integ rated w ith I N -A M P thro ug h using CP L D and 16bit A DC succe ssfully by har dw are based on my w o rk. Keywords :DSP ;T M S320F 2812;IN -A M P ;A DC ;CP LD 收稿日期:2006-07-24 1　引　言传感器及其相关电路被用来测量各种不同的物理特性,例如温度、力、压力、流量、位置、光强等。这些特性对传感器起激励的作用。传感器的输出经过调理和处理,以对物理特性提供相应的测量。数字信号处理是利用计算机或专用的处理设备,以数值计算的方式对信号进行采集、变换、估计与识别等加工处理,从而达到提取信息和便于应用的目的。仪表放大器具有非常优越的特性,能将传感器非常微弱的信号不失真的放大以便于信号采集。本文介绍在一个智能隔振系统中,传感器数据采集系统具有非常多的传感器,而且信号类型都有很大的差别的情况下如何使用仪表放大器将传感器信号进行调理以符合模数转换器件的工作范围。 2　仪表放大器在传感器信号调理电路中的应用仪表放大器是一种高增益、直流耦合放大器,他具有差分输入、单端输出、高输入阻抗和高共模抑制比等特点。差分放大器和仪表放大器所采用的基础部件(运算放大器)基本相同,他们在性能上与标准运算放大器有很大的不同。标准运算放大器是单端器件,其传输函数主要由反馈网络决定;而差分放大器和仪表放大器在有共模信号条件下能够放大很微弱的差分信号,因而具有很高的共模抑制比(CM R )。他们通常不需要外部反馈网络。仪表放大器是一种具有差分输入和其输出相对于参考端为单端输出的闭环增益单元。输入阻抗呈现为对称阻抗且具有大的数值(通常为109或更大)。与由接在反向输入端和输出端之间的外部电阻决定的闭环增益运算放大器不同,仪表放大器使用了一个与其信号输入端隔离的内部反馈电阻网络。利用加到两个差分输入端的输入信号,增益或是从内部预置,或是通过也与信号输入端隔离的内部或外部增益电阻器由用户设置。典型仪表放大器的增益设置范围为1～1000。仪表放大器的特点:(1)高共模抑制比共模抑制比(CM RR )则是差模增益(A d )与共模增益(A c )之比,即:CM RR =20lg |A d /A c |dB ;仪表放大器具有很高的共模抑制比,CM RR 典型值为70～100dB 以上。 (2)高输入阻抗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109～1012Ψ低噪声由于仪表放大器必须能《现代电子技术》2007年第6期总第245期新型元器件 DOI 牶牨牥牣牨牰牰牭牪牤j 牣issn 牣牨牥牥牬牠牫牱牫x 牣牪牥牥牱牣牥牰牣牥牪牪