数字电子秤电子技术课程设计报告

数字电子秤电子技术课程设计报告内容摘要：

要求很高。 考虑以下几种方案可以采用： 方案一：利用普通低温漂运算放大器构成多级放大器。 普通低温漂运算放大器构成多级放大器会引入大量噪声。 由于 A/D 转换器需要很高的精度，所以几毫伏的干扰信号就会直接影响最后的测量精度。 所以，此中方案不宜采用。 方案二：由高精度低漂移运算放大器构成差动放大器。 差动放大器具有高输入阻抗，增益高的特点，可以利用普通运放 (如 OP07)做成一个差动放大器。 如图 6. 图 6 差动放大器 电阻 R R2 电容 C C C C4 用于滤除前级的噪声， C C2 为普通小电容，可以滤除高频干扰， C C4为大的电解电容，主要用于滤除低频噪声。 优点：输入级加入射随放大器，增大了输入阻抗，中间级为差动放大电路，滑动变阻器 R6 可以调节输出零点，最后一级可以用于微调放大倍 数，使输出满足满量程要求。 输出级为反向放大器，所以输出电阻不是很大，比较符合应用要求。 缺点：此电路要求 R R4 相等，误差将会影响输出精度，难度较大。 实际测量，每一级运放都会引入较大噪声，对精度影响较大。 方案三：采用专用仪表放大器，如： INA126， INA121 等。 此类芯片内部采用 8 差动输入，共模抑制比高，差模输入阻抗大，增益高，精度也非常好，且外部接口非常简单。 以 INA126 为例 ,其实际管脚图如图 7所示： 图 7 INA126 管脚图 基于以上分析，我决定 采用制作方便而且精度很好的专用仪表放大器INA126。 放大器基本介绍 INA126 是低功耗、高精度的通用仪表放大器。 它通用的 3 运放（ 3op amp）设计和体积小巧使其应用范围广泛。 反馈电流（ Currentfeedback）输入电路即使在高增益条件下 (G =100 时 200kHz)也可提供较宽的带宽。 单个外部电阻可实现从 1 至 10000 的 任一增益 选择 INA126 提 供工业标准 的增益等式（ gain equation）。 INA126 用激光进行修正微调，具有非常低的偏置电压 (50mV)，温度漂移176。 C 和高共模抑制在 G=100 时 120dB）其电源电压低至177。 且静态电流只有 700uA ，是电池供电系统的理想选择，内部输入保护能经受177。 40V电压而无损坏。 INA126 的封装为 8引脚塑料 DIP 和 SO8 表面衬底封装，规定温度范围为 – 40176。 C 至 +85176。 C。 其特点如表 2 表 2 放大电路的设计 INA126 其内部结构如图 7 所示 9 图 7 因此直接在 8 两管脚间接一电阻便构成基本放大电路了， INA126 连接的基本电路如图 8 所示 10 图 8 放大器增益 ， 通过改变 GR 的大小来改变放大器的增益。 考虑到滤波情况，由此可在基本放大电路前端接一滤波电路，如图 9 所示 图 9 INA126 构成的放大电路及滤波电路 通过调节 GR 的阻值来改变放大倍数。 微弱信号 12UiUi 和 被分别放大后从INA126 的第 6 脚输出。 A/D 转换器 ICL7107 的输入电压变化范围是 200mV～+200mV，传感器的输出电压信号在 0～ 2mv 左右，因此放大器的放大倍数在 100～200 左右，可将 GR K1的滑动变阻器。 A/D 转换模块 11 A/D 转换芯片的选择 A/D 转换器的主要技术指标： (1) 分辨率 (Resolution)：分辨率是指数字量变化一个最小量时模拟信号的变化量，定义为满刻度与 2n 的比值。 分辨率又称精度，通常以数字信号的位数来表示。 (2) 转换 速率 (Conversion Rate)：转换速率是指完成一次从模拟转换到数字的 AD 转换所需的时间的倒数。 (3) 量化误差 (Quantizing Error)： 由于 AD 的有限分辨率而引起的误差，即有限分辨率 AD的阶梯状转移特性曲线与无限分辨率 AD（理想 AD）的转移特性曲线（直线）之间的最大偏差。 通常是 1 个或半个最小数字量的模拟变化量，表示为 1LSB、 1/2LSB。 (4) 偏移误差 (Offset Error) ：输入信号为零时输出信号不为零的值，可外接电位器调至最小。 (5) 满 刻度误差 (Full Scale Error)： 满度输出时对应的输入信号与理想输入信号值之差。 (6) 线性度 (Linearity)： 实际转换器的转移函数与理想直线的最大偏移，不包括以上三种误差。 由上面对传感器量程和精度的分析可知 ,A/D 转换器误差应在 % 以下。 12 位 A/D 精度： 10Kg/4096=； 14 位 A/D 精度： 10Kg/16384= 考虑到其他部分所带来的干扰 ,12 位 A/D 无法满足系统精度要求。 所以需要选择 14位或者精度更高的 A/D。 方案一：逐次 逼近型 A/D 转换器，如： ADS780 ADS7804 等。 逐次逼近型 A/D 转换，一般具有采样 /保持功能。 采样频率高，功耗比较低，是理想的高速、高精度、省电型 A/D 转换器件。 高精度逐次逼近型 A/D 转。