集成运算放大器应用实例

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1.力传感器桥式放大器图1所示的电路为一个桥式放大器。图中的SFG-15N1A为Honeywell公司生产的硅压阻式力传感器，它是利用微细加工工艺技术在一小块硅片上加工成硅膜片，并在膜片上用离子注入工艺作了四个电阻并连接成电桥。当力作用在硅膜片上时，膜片产生变形，电桥中两个桥臂电阻的阻值增大;另外两个桥臂电阻的阻值减小，电桥失去平衡，输出与作用力成正比的电压信号(U2-2)。力传感器由12V电源经三个二极管降压后(约10V)供电。A1~A3组成测量放大器，其差分输入端直接与力传感器2脚、4脚连接。A4的输出用于补偿整个电路的失调电压。当作用力为0~1500g时，输出0~1500 mV (灵敏度为1mV/g).


图1 力传感器桥式放大器
2.峰值检测电路
在自动控制系统中，往往要求对几个信号的幅度进行比较，然后加以选择。选择其中最高的或最低的作为控制或报警的对象，分别叫做上限检测和下限检测。上限(峰值)检测电路如图2所示。本电路只可选通正向峰值电压，不能选通负向峰值电压。设输入信号ui1>ui2>ui3>0,则A1外接VD1优先导通，箝位在u0=ui1,VDF1截止。其他两路u02=ui2,u03=ui3,VD2、VD3反偏截止，隔离u0 、u02输出。若ui1与ui2、ui3的差值大于二极管的阈值电压，则VDF2 、VDF3导通，防止当u0为正而ui2、ui3为负时在运放两输入端存在过高电压而使运放内部输入级管子击穿，起到保护作用。若要实现下限检测，将所有二极管极性反接即可。


图2 峰值检测电路
3.电荷放大器
电压式加速度传感器、压电式测力传感器工作时产生正比于被测物理量的电荷量，这类传感器阻抗非常高，呈容性，输出电压很微弱。应用时需加接测量电路将电荷量转换成电压量，这种电路称之为电荷放大器。
积分运算电路就可将电荷量转换成电压量，组成电荷放电器基本电路如图3a所示，传感器用一因存诸电荷而产生的电动势ut与一个与之串联的输出电容Ct来等效，C为传感器对地的杂散电容。Ut、Ct与电容上的电量q之间关系为
Ut= q/Ct (1)
图中运放同相输入端接地，根据“虚短”、“虚断”的概念，U+=U-=0，相当于将C短路，消除因C而产生的误差，集成运放A的输出电压(交流信号反向放大器，放大倍数用阻抗形式表示)。


将上式代人式(1)可得
Uo=-q/Cf
为防止因Ct长时间充电导致集成运放饱和，可在Cf上并联电阻Rf，如图3b所示。Rf应恒大于1/wC 为此，传感器输出频率不能过低，要求




图3  电荷放大器
在实用电路中，为减小传感器输出电缆电容对放大电路影响，常将电荷 放大器装在传感器内。图中VD1、VD2为保护二极管，防止传感器过载时有较大输出。

王栋春

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