第四章 电源电路
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图4-3 CW78XX型的集成稳压电源的基本电路 Fig 4-3 Circuit of integrated stabilized source of CW78XX
CW79XX系列的稳压器与CW78XX系列的稳压器相比，虽然内部电路不同，但在外界电路的应用上是相同的。两系列的不同之处是前者为负输出电压，后者为正输出电压，且引脚排列也与CW78XX不同，CW79XX是以外壳作负压输入端。因此，CW79XX不允许外壳接地，否则将导致电源短路。CW79XX型的集成稳压电源的基本电路如图4-5所示。
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图4-4 CW79XX型的集成稳压电源的基本电路
Fig 4-4 Circuit of integrated stabilized source of CW79XX
4.3 稳压电路的设计
在稳压电路的设计中，如果要求电路能够有正、负输出电压，那么在设计稳压电路的时候我们就需要采用CW78XX系列和CW79XX系列合并使用。如图4-7所示：
图4-8是第一级采用24V输出的稳压器7824，第二级再采用其他稳压器（7805～7818）电路。因7824可以承受比7805～7818高的瞬时输入电压。CW79XX系列负电压输出稳压器也有类似的电路。
通过以上的分析，我们设计出了各部分的电源电路，具体电路图见附图。
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图4-7 正、负输出电压集成稳压电源电路
Fig 4-7 Positive and negative output voltage is produced by circuit of integrated
stabilized source
图4-8 采用稳压器降压法的电路
Fig 4-8 The electric circuit use manostat reduce voltage method
说明：
（1）放大器电源的稳压直接影响放大倍数的稳定，为了保证放大器的稳定性和精度，设计采用了7818和7812两片三端稳压块串联相接，输入24V，输出确保12V电压的稳定，供放大器和传感器使用。
（2）单片机电源5V由另一组12V蓄电池供电，经两个正向串联的稳压管降压供7805三端稳压块。
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第五章 传感器信号放大电路
第五章 传感器信号放大电路
传感器所感知、检测、转换和传递的信息表现形式为不同的电信号。传感器输出电信号的参量形式可分为电压输出、电流输出和频率输出。其中以电压输出型为最多，在电流输出和频率输出传感器当中，除了少数直接利用其电流或频率输出信号外，大多数是分别配以电流-电压变换器或频率-电压变换器，从而将它们转换成电压输出型传感器。
在许多检测技术应用场合，传感器输出的信号往往较弱，温度特性及线性度较差，而且经过远距离传输后信号衰减很快噪声也明显增大。因此必须做信号调理，才便于后级进行处理。
目前，传感器信号调理器正向单片集成化、高精度、多功能、自动补偿和自动校准的方向发展。
集成化传感器信号调理电路的种类繁多，大致可以分为两类：一类是传感器信号调理器，另一类为传感器信号处理系统（亦称传感器信号处理器）。前者内部大多有A/D转换器、温度补偿及自动校准电路，输出为模拟量或数字量；而后者则在芯片中集成了微处理器或数字信号处理器，并且带串行总线接口，更配合微机使用，其性能比传感器信号调理器更先进，使用也更灵活。
5.1 前置放大器与传感器的配接特点
前置放大器与前述电阻应变式传感器配接时有以下特点：
1.电阻应变式传感器作为一次仪表输出的信号都很微弱，一般最大也只有20mV左右，而传感器与二次仪表又有一定的距离，这样除要进行小信号长距离传输外，还会受到周围环境的干扰和噪声而产生测试误差，这是现代测试系统中，实现对数据采集的最大困难之一，因而要求线性放大器作为直流放大器时，要有高的共膜抑制比和信噪比。
2.传感器或测量用的电阻应变计等信号源内阻是一个变量，所以在微弱信号测量时线性放大器应有较高的输入阻抗，动态范围要宽。
3.有时为了满足闭环增益，反馈电阻R应取的很大，但R阻值越高，越容易受环境变化的影响，同时线性放大器的输入电流要在R上所产生的压降将成为放大器漂移的主要原因。
4.因为传感器工作环境一般较为恶劣，因而要求线性放大器性能稳定可靠，高的增益，高的信噪比，高精度，低漂移。
5.理想集成运算放大器的开环放大倍数、输入阻抗、共膜抑制比、带宽等均为无穷
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大，而实际上却是有限值。理想运放的输入偏置电流、失调电压和失调电流及温漂、输出阻抗、噪声等均为零，而实际上不可能正真为零，这些都会引起误差。
6.电阻的实际值与标称值相比有误差，且随温度变化，这就会影响精度和稳定性。 7.选择优质元件构成同向或反向放大电路，虽然可以有较高的精度，但这不能满足我们的测量要求，因为应变电桥需要把桥路的双端输出差模小信号放大并转换成单端输出信号，这样对提高精度就更困难。
5.2 差动放大器的基本原理
为了适应线性放大器恶劣的工作环境，提高精度和稳定性，减小误差，在本次设计中采用了差动输入放大电路。
差动比例放大器的输出电压与输入电压之差成比例。它可由一只集成运放组成，也可以由三只或两只集成运放组成。
分析推导输出与输入基本关系的依据
图5-1 运放表示符
Fig 5-1 Sign of operational amplifier circuit
如图5-1，当放大器的输出电压U0不超过规定的最大输出电压值时，输出电压与输入端之间的电压具有线性关系，即
U0?A0(U??U?) (5-1)
式中，U?-同相输入端相对于电路零点的电压；
U?-反相输入端相对于电路零点的电压； A0-运算放大器开环放大倍数。
由于开环放大倍数很大，输出电压U0是一个有限值，故两输入端之间的电压近似为零，两输入端对电路零点的电压近似相等，即：
U U??U??0?0 （5-2）
AO由于运算放大器的输入阻抗很大，因此可以认为同相输入端和反向输入端的输入偏置电流近似为零，即：
i??0,
i??0 （5-3）
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第五章 传感器信号放大电路
式（5-2）和式（5-3）两个近似关系成为我们分析差动输入放大电路的工作原理和推导输入输出基本关系的依据。
5.2.2 差动输入放大电路闭环放大倍数的计算
图5-2 简单运放电路
Fig 5-2 Simple operational amplifier circuit
图5-2为两个输入电压Ui1和Ui2同时加在两个输入端的双端输入电路。根据式（5-2）和式（5-3）可得： i1?iF?Ui1?U0
R1?RFUi2i2?i3?
R2?R3U?U0U??Ui1?i1R1?Ui1?i1R1
R1?RFUi2U??Ui2?i2R2?Ui2?R3
R2?RF将后面两式代入U??U?中，并整理可得输出电压为
(R?RF)R3RU0?1Ui2?FUi1
(R2?R3)R1R1RR为了输入电路的对称性，此处取R1?R2,RF?R3或3?F，则上式简化为
R2R1R U0?F(Ui2?Ui1) （5-4）
R1RU0Af??F
Ui2?Ui1R1由此可见，如果运算放大器的开环电压放大倍数很大，又具有很强的负反馈，就使得放大器的闭环电压放大倍数变得只取决于外接电阻，而不受放大器本身参数的影响。若要使输出端具有所要求的电压，只要改变输入电阻R1和反馈电阻RF的比值即可。
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