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HJ131202交流压力应变桥激励和信号调理电路板

HJ131202交流压力应变桥激励和信号调理电路板

一、概述HJ131202板是一款能为压力应变桥提供交流电流激励源并对压力应变桥的输出信号进行调理的系统。主要由方波发生器、高温精密恒流源、差分放大、全波整流、LPF、RFI滤波、偏置电路和精密电阻网络等功能单元组成,能同时完成激励和信号调理。电路板工作原理概述如下:由方波发生器为高温精密恒流源提供高稳定性的方波信号,使恒流源输出交流恒流电流,从而激励压力应变桥,桥输出信号经RFI滤波器后进行差分放
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一、概述

HJ131202板是一款能为压力应变桥提供交流电流激励源并对压力应变桥的输出信号进行调理的系统。主要由方波发生器、高温精密恒流源、差分放大、全波整流、LPFRFI滤波、偏置电路和精密电阻网络等功能单元组成,能同时完成激励和信号调理。

电路板工作原理概述如下:由方波发生器为高温精密恒流源提供高稳定性的方波信号,使恒流源输出交流恒流电流,从而激励压力应变桥,桥输出信号经RFI滤波器后进行差分放大和全波整流,再经有源低通滤波和直流偏置处理之后输出。即将压力、张力信号转换成电压信号,经滤波、放大、整流、再滤波等处理后,输出-2V+2V范围内的直流电压信号,后级可直接与HJ131206高温八通道十二位A/D转换板相连。

由于直流源激励桥电路经常会带来如下误差:热电偶效应、1/f噪声、电参数的直流漂移以及引线噪声拾取等引起的误差。用交流信号来激励电桥,电桥上交流信号的相位和幅值信息最终表现为同步解调后和低通滤波后的直流信号。这样就可以解决上述误差,并且具有抗干扰能力强、温度稳定性好、直流零位小和零位漂移小等很多优点。

该系统选用了高温精密单/双电源交直流恒流源HJU122A,高温差分放大全波整流电路HJ202B,高精度低漂移低功耗运算放大器HJ1107HJ085等。这些器件都是本公司为高温环境研发的专用集成电路,具有耐高温、集成度高、性能优良和可靠性高等优点。PCB板由聚四氟乙烯材质制成。所以,该交流压力应变桥激励和差分放大板适合于高温环境下长期可靠地工作,特别在石油测井中得到广泛应用。

通过交流压力应变桥激励和信号调理电路板应用,还可以对高温精密单/双电源交直流恒流源HJU122A,高温差分放大全波整流电路HJ202B,高精度低漂移低功耗运算放大器HJ1107HJ085等专用集成电路的基本电性能和使用方法有一个全面的了解。

电路板尺寸:(93×22mm2


二、电原理框图

 

推荐工作条件

电源电压          ±15V±10%                工作环境温度            -55+200

四、PCB版图

元件面如下图:

印刷面如下图:

五、注意事项

1. *电阻是精密低漂移电阻,并且,恒流电流设定、放大倍数设定和输出直流偏置增益设定电阻都是由两并一串的电阻网络组成的,以确保输出精度。

2. 根据用户要求,可以调整电阻*R1*R2*R3改变恒流源输出恒流电流计算公式如下:ISET=0.25*VR/RSET(KΩ),其中RSET=*R3+*R1∥*R2

   现设定RSET=1.56 KΩISET=1mA

3. 通过调整电阻*R7*R8*R9可以改变输出直流偏置电压的放大倍数,从而调整输出直流偏置电压VOZVOZ=6.25* 51kΩ/RI,其中     RI=*R7+*R8∥*R9。现设定RI=160 KΩVOZ =-2V

4. 通过调整电阻*R4*R5*R6Rg=*R4+*R5∥*R6可以改变差分放大倍数,设定差分放大倍数为330倍,Rg=190Ω,使得当输入信号范围012mV时,差分放大和全波整流之后输出电压范围是04V,再与直流偏置电压VOZ=-2V相加,则POUT输出范围是-2. V+2V之内,即:

当压力应变桥输出信号为零时,Pout输出VO=-2 V

当压力应变桥输出信号最大时,Pout输出VO=+2V

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