信号调理电路在测压系统中的作用--信号调理电路的设计

信号调理电路的设计及仿真

仿真的过程可分为以下几个步骤：

1.数据输入：将用户创建的电路图结构、元件数据读入，选择分析方法;

2.参数设置：程序会检查输入数据的结构和性质，以及电路中阐述的内容对参数进行设置。

3.电路分析：对输入信号进行分析，它是电路仿真的关键。它将形成电路的数值解，并将所得数据送到输出极。

4.数据输出：从测试仪器如示波器等上点获得仿真运行结果。并进行分析。

图7 滤波电路原理图

图8 电源电路的结构图

图9 电桥供电电源

图10 仿真电路图

由于在仿真库中无法找到INA128芯片，所以，根据该芯片的内部结构可采取应用具体芯片连接的方法进行放大部分的仿真。放大器由两级串联，前级是两个同项放大器，为对称结构，输入信号加在A1、A2的同项输入端，从而具有高拟制共模干扰的能力和高输入阻抗。后级是差动放大器，它不仅切断共模干扰的传输，还将双端输入方式变换成单端输出的方式，适应对地负载的需要.其输入基准电压值根据设计的需要值为125V。

(1)具体波形从滤波器可以看出输入波形的幅度为20mV，偏置电压值为0.25V，而输出波形的幅度则为2.4V，约为输入波形的幅度的100倍，与设计要求基本相一致。如图11所示输出波形为A通道，量程为2V/格。输入波形为B通道，量程为2mV/格。

(2)从图中我们可以看出：

a 幅频特性：

如图12，在截止频率158.7KHz处，幅频特性为3.024dB,在平直段则为6.032dB。3.024-6.032≈-3dB。

b 相频特性 ：

由公式得抗混叠滤波器的截止频率。仿真结果(图13)中，相位在-90.17°处，频率为159.4KHZ，与理论值160KHz近似相等。

图11 输入输出波形图

图12 幅频特性图

图13 相频特性图

总结

本文在分析国内外压力测试系统发展现状的基础上，针对电阻应变式测压传感器设计了电桥的调平电路、信号放大电路、滤波电路以及电源电路。压力传感器输出信号非常微弱，难于测量和分析，测试结果误差较大，设计压力传感器的信号调节电路和恒压电源电路得到稳定、放大、不失真的输出信号有理论价值和实际意义。采用由X9C103、全桥电路以及附加适当的门电路组成自动调平电路;采用仪表放大器INA128为核心构成放大电路;采用放大器OPA340构成二阶低通滤波器;采用专用电源芯片构成恒压电源电路。使用Protel专用电路设计软件实现了电路设计，使用EWB电路仿真软件完成信号调理电路的仿真。仿真结果表明，放大电路实现了信号100倍的放大，低通滤波电路截止频率为159Hz，与理论值相同，从而验证了设计的正确性。将各模块进行综合，实现对压力传感器的调平、滤波和电源控制，并且绘制原理图，对该电路进行仿真。