高阻运放CA3140在压电式加速度传感器信号调理电路中的应用_张青春
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CA3140中文资料-引脚图及功能
时间:2009-05-18 15:37:03 来源:资料室作者:
CA3140高输入阻抗运算放大器,是美国无线电公司研制开发的一种BiMOS高电压的运算放大器在一片集成芯片上,该CA3140A和CA3140 BiMOS运算放大器功能保护MOSFET的栅极(PMOS 上)中的晶体管输入电路提供非常高的输入阻抗,极低输入电流和高速性能。
操作电源电压从4V至36V(无论单或双电源),它结合了压电PMOS晶体管工艺和高电压双授晶体管的优点.(互补对称金属氧化物半导体)卓越性能的运放.
应用范围:
•单电源放大器在汽车和便携式仪表
•采样保持放大器
•长期定时器
•光电仪表
•探测器
•有源滤波器
•比较器
•TTL接口
•所有标准运算放大器的应用
•函数发生器
•音调控制
•电源
•便携式仪器
•入侵报警系统
图1 金属罐形封装及引脚图图2 塑料封装
引脚功能表:
引脚号功能
引脚
号
功能
1OFFSET NULL 偏置(调零端)5OFFSET NULL 偏置(调零端),2INV. INPUT 反向输入端6OUTPUT输出
3NON-INV INPUT 同向输入端7V+ 电源+
4V- 电源-8STROBE 选通端
图3 CA3140内部方框图
图4 CA3140内部电路图
极限参数:
2. Short circuit may be applied to ground or to either supply.电气规格VSUPPLY =±15V, TA=25℃
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课程设计报告题目基于单片机的压电加速度传感器低频信号采集系统的设计2014-2015 第二学期专业班级2012级电气5班姓名赵倩学号************指导教师马鸣教学单位电子电气工程学院2015年7月6日课程设计任务书一、压电式加速度传感器的概要 (4)二、信号采集系统的总设计方案 (5)三、信号采集系统分析 (6)1、电荷转换部分: (6)2、适调放大部分 (6)3、低通滤波部分: (7)4、输出放大部分 (7)5、积分器部分: (8)四、单片机软件设计 (8)五、Multisim仿真分析 (10)1.仿真电路图 (10)2.仿真波形及分析 (11)六、误差分析 (11)1、连接电缆的固定 (11)2、接地点选择 (12)3、湿度的影响 (12)4、环境温度的影响 (12)七、改进措施 (12)六、心得体会 (12)七、参考文献 (13)前言在数据采集领域,NI作为虚拟仪器技术的开创者和领导者,也是基于PC的数据采集产品的领导者,为用户提供了最为广泛的数据采集设备选择。
但配备NI公司的数据采集硬件及软件比较昂贵,并且对于本文中在实验室进行的压电加速度传感器信号的采集,其输出模拟量为缓变低频信号,采用总线型。
压电式加速度传感器是以压电原材料为转换元件,输出与加速度成正比的电荷或电压量的装置。
由于它具有结构简单、工作可靠等性能,目前已成为冲击振动测试技术中使用广泛的一种传感器。
世界各国作为量值传递标准的高频和中频基准的标准加速度传感器,都是压电式的。
本文基于上述特点对压电加速度传感器低频信号进行了分析,同时在参阅大量文献资料的情况下设计了基于单片机的压电加速度传感器低频信号的采集系统。
基于单片机的压电加速度传感器低频信号采集系统的设计一、压电式加速度传感器的概要压电式加速度传感器是一种典型的自发式传感器,又称压电加速度计,它也属于惯性式传感器。
它是以某些晶体受力后在其表面产生电荷的电压效应为转换原理的传感器。
CA3140中文资料--应用电路-参数-CA3140中文资料-引脚图及功能CA3140高输入阻抗运算放大器,是美国无线电公司研制开发的一种BiMOS高电压的运算放大器在一片集成芯片上,该CA3140A和CA3140 BiMOS运算放大器功能保护MOSFET的栅极(PMOS上)中的晶体管输入电路提供非常高的输入阻抗,极低输入电流和高速性能。
操作电源电压从4V至36V(无论单或双电源),它结合了压电PMOS晶体管工艺和高电压双授晶体管的优点.(互补对称金属氧化物半导体)卓越性能的运放.应用范围:•单电源放大器在汽车和便携式仪表•采样保持放大器•长期定时器•光电仪表•探测器•有源滤波器•比较器•TTL接口•所有标准运算放大器的应用•函数发生器•音调控制•电源•便携式仪器•入侵报警系统图1 金属罐形封装及引脚图图2 塑料封装图3 CA3140内部方框图图4 CA3140内部电路图极限参数:1. θJA is measured with the component mounted on an evaluation PC board in free air.2. Short circuit may be applied to ground or to either supply.电气规格VSUPPLY =±15V, TA=25℃电气规格的设备设计VSUPPLY = ±15V, TA = 25℃3. At Vo = 26VP-P, +12V, -14V and RL = 2kΩ.4. At RL = 2kΩ电气规格的设计指导V+=5V, V-=0V, TA =25℃订购信息图5 与TTL电路连接图 6 电压输出晶体管与负载电流图7 波形图8 基本电路图9 提高分辨率图10 简单提高分辨率失调电压调零方法图11 图12图13 测试电图14 测试电路图15 开环电压增益和相位与频率图16A 输出电压摆幅能力和共模输入电压范围与电源电压图16B 输出电压摆幅能力和共模输入电压范围与电源电压图17 典型增量失调电压CA3140的应用电路:图18 超级扫描函数发生器图19 仪表驱动器和缓冲放大器图20 正弦波成型器图21 扫描发生器图22 基本单电源电压调节器图23 宽带输出放大器图24 稳压电源电路图25 稳压电源“折返”电流限制电路图26 音调控制电路图27 巴克森德尔音调控制电路图28 采样和保持电路图39 基本电流放大器的低电流测量系统图29 开环电压增益与供应电压和温度图30 增益带宽与供应电压和温度图31 转换率随电源电压和温度图32 静态电源电流与电源电压和温度图33 最大输出电压摆幅比频率图34 共模抑制比与频率图35 等效输入噪声电压比频率图36 电源抑制比与频率本文译自-INTERSIL公司的CA3140 如需特殊应用请下载详尽英文资料。
CA3140中文资料-引脚图及功能
时间:2009-05-18 15:37:03 来源:资料室作者:
CA3140高输入阻抗运算放大器,是美国无线电公司研制开发的一种BiMOS高电压的运算放大器在一片集成芯片上,该CA3140A和CA3140 BiMOS运算放大器功能保护MOSFET的栅极(PMOS上)中的晶体管输入电路提供非常高的输入阻抗,极低输入电流和高速性能。
操作电源电压从4V至36V(无论单或双电源),它结合了压电PMOS晶体管工艺和高电压双授晶体管的优点.(互补对称金属氧化物半导体)卓越性能的运放.
应用范围:
•单电源放大器在汽车和便携式仪表
•采样保持放大器
•长期定时器
•光电仪表
•探测器
•有源滤波器
•比较器
•TTL接口
•所有标准运算放大器的应用
•函数发生器
•音调控制
•电源
•便携式仪器
•入侵报警系统
图1 金属罐形封装及引脚图图2 塑料封装
引脚功能表:
2INV. INPUT 反向输入端6OUTPUT输出
3NON-INV INPUT 同向输入端7V+电源+
4V- 电源-8STROBE 选通端
图3 CA3140内部方框图
图4 CA3140内部电路图
极限参数:
air.
2. Short circuit m ay be applied to ground or to either supply.电气规格VSUPPLY =±15V, TA=25℃
电气规格的设备设计VSUPPLY = ±15V, TA = 25℃。
1、运行程序,得到仿真结果2、命令窗口输入:idento♦ Import DataData Format for SignalsTime・Domain Signals s/Data Information Data name: Startng tune: Sampletime:Workspace VariableInput:Output:• System Identification • Untitled fileQptiors SD(W) HelpImport datamydataData ViewsOperations□Time plot□Data spectra|~| Frequency functionTo ToWorkspaco LU Viewer Model outputModel residsTrashmydataVakdation DataThe character a not a vabd hotkeyNonknear ARXHamm-Wiener:Transient reapFrequency respZeros and polesNose spectrum• Time Plot: u1->y1File Qptions Style £han nel Experiment Help4 Transfer Functions_ □X Model name: tf1 /n> I/O Delay►E stimation Options0.2Input and output signalsTime| Help | Estimate Closefile Qptiors SD(W) HelpImport datamydataData ViewsOperationsModel Viewsg Time plot□ Data spectra|~| Frequency functionTo ToWorkspaco LU Viewer □Model output□Model residsTrashmydata]Transient resp Nonknear ARX□Frequency resp Hamm-Wiener□Zeros and poles□Nose spectrumVakdation Data----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 1 - • System Identification •Untitled—□x Eile Qptiors SDfW)HelpThe character a not a vabd hotkeyImport dataOperationsj Preprocesstst<nate—、mydataData ViewsmydataWorking DataImport modelsg Time plot□Data spectra□Frequency functionTo ToWorkspace L71 V»ww □Model output□Model residsModel ViewsTrashmydataValdation DataThe character B not a vabd hotkey□Transient resp□Frequency resp Hamm-Wiener□Zeros and poles□Nooe spectrumNoninear ARX@ Model Output y1 —□ XFile Options Style Channel Experiment HelpMeasured and simulated model outputBest Filstf1: 55.71lf4: 16.19佗-3.884tf3: -14.12tf5: -33.540 12 3ninifile Qptiors SD(W) HelpImport dataJmydatamydataWorking Datag Time plot□ Data spectra|~| Frequency functionTo ToWorkspaco LU ViewerfflTrashZ7^| imydalnVakdation DataClick on data/model icons to plot/unplot curves|"~1 No«e spectrum02025OperationsEstonate一、Data Views<—Preprocessimport models可可尸mModel vewsNonInear ARXHamm-Wiener0 Model output□ Model resd$[""I Transent resp□ Frequencyresp ]Zeros and poles。
CA3140中文资料-引脚图及功能时间:2009-05-18 15:37:03 来源:资料室作者:CA3140高输入阻抗运算放大器,是美国无线电公司研制开发的一种BiMOS高电压的运算放大器在一片集成芯片上,该CA3140A和CA3140 BiMOS运算放大器功能保护MOSFET的栅极(PMOS上)中的晶体管输入电路提供非常高的输入阻抗,极低输入电流和高速性能。
操作电源电压从4V至36V(无论单或双电源),它结合了压电PMOS晶体管工艺和高电压双授晶体管的优点.(互补对称金属氧化物半导体)卓越性能的运放.应用范围:•单电源放大器在汽车和便携式仪表•采样保持放大器•长期定时器•光电仪表•探测器•有源滤波器•比较器•TTL接口•所有标准运算放大器的应用•函数发生器•音调控制•电源•便携式仪器•入侵报警系统图1 金属罐形封装及引脚图图2 塑料封装引脚功能表:引脚号功能引脚号功能1OFFSET NULL 偏置(调零端)5OFFSET NULL 偏置(调零端),2INV. INPUT 反向输入端6OUTPUT输出-------------------------------------------------------------------------------3 NON-INV INPUT 同向输入端 7V+ 电源+ 4V- 电源-8STROBE 选通端图3 CA3140内部方框图图4 CA3140内部电路图极限参数:air.2. Short circuit may be applied to ground or to either supply.电气规格VSUPPLY =±15V, TA=25℃电气规格的设备设计VSUPPLY = ±15V, TA = 25℃-------------------------------------------------------------------------------。
Southwest University of Science and Technology信息工程学院本科课程设计报告西南科技大学信息工程学院制2019年01月课程名称: 电子技术课程设计 设计题目: 加速度传感器放大电路设计专业班级: 。
学生姓名: 。
学生学号: 。
指导教师: 。
教师职称:。
起止日期: 2019.1.7-2019.1.17学生邮箱:。
西南科技大学《电子技术课程设计》任务书学生日志与师生见面情况西南科技大学信息工程学院《电子技术课程设计》综合评价表说明:(1)评分说明:优:90-100;良:80-89;中:70-79;及格:60-69;不及格:<60。
(2)优秀率:控制在总人数的15-20%之内,并且宁缺毋滥。
(3)课程教学目标根据大纲需求进行调整。
加速度传感器放大电路设计摘要:现代工业和自动化生产过程中,设备的冲击和振动信号通常采用压电加速度传感器来获取,然后需经电荷放大器对传感器输出的电荷信号进行电荷—电压转换,方可用于后续的方大、处理,因此电荷放大器是必不可少的二次仪表。
本设计采用LM358P芯片对压电式加速度传感器的输出信号进行放大,通过电路的仿真设计与调试以及实际电路板的焊接,验证了该电路的可行性和可靠性。
通过设计,掌握了电路设计的基本方法与技能,达到了课程设计的目的。
关键词:放大电路加速度传感器LM358P第1章设计任务分析与设计方案选择传感器是人们生活中常见的电子器件,而加速度传感器更是运用在生活的方方面面,本设计作为加速度传感器的放大电路,主要功能是将加速度传感器输入的脉冲信号进行放大后输出。
方案设计将简单介绍部分原件以及加速度传感器的选择运用。
综合比较多种加速度传感器,综合运用所学知识设计电路,完成设计要求。
1.1 设计任务分析本设计为压电式加速度传感器放大电路设计,其核心在于收集采样信号和信号放大两个方面。
信号的输入需要选择合适的传感器,信号放大也需要相应的电荷放大器。
压电式加速度传感器摘要:本文介绍了压电式加速度传感器的结构和工作原理,推导了传感器的数学模型,并分析了测量电路,压电传感器的产生零漂现象的各种原因,并针对这些原因提出相应的解决措施。
关键词:压电式;加速度传感器;零漂1 引言现代工业和自动化生产过程中,非电物理量的测量和控制技术会涉及大量的动态测试问题。
所谓动态测试是指量的瞬时值以及它随时间而变化的值的确定,即被测量为变量的连续测量过程。
它以动态信号为特征,研究了测试系统的动态特性问题,而动态测试中振动和冲击的精确测量尤其重要。
振动与冲击测量的核心是传感器,常用压电加速度传感器来获取冲击和振动信号。
压电式传感器是基于某些介质材料的压电效应,当材料受力作用而变形时,其表面会有电荷产生,从而实现非电量测量。
压电式传感器具有体积小,质量轻,工作频带宽等特点,因此在各种动态力、机械冲击与振动的测量以及声学、医学、力学、体育、制造业、军事、航空航天等领域都得到了非常广泛的应用。
加速度传感器作为测量物体运动状态的一种重要的传感器,加速度传感器主要分为压阻式、电容式、应变式、压电式、振弦式、挠性摆式、液浮摆式等类型。
压电式加速度传感器是以压电材料为转换元件,将加速度输入转化成与之成正比的电荷或电压输出的装置,具有结构简单、重量轻、体积小、耐高温、固有频率高、输出线性好、测量的动态范围大、安装简单的特点。
2工作原理压电式加速度传感器又称为压电加速度计,它也属于惯性式传感器。
它是典型的有源传感器。
利用某些物质如石英晶体、人造压电陶瓷的压电效应,在加速度计受振时,质量块加在压电元件上的力也随之变化。
压电敏感元件是力敏元件,在外力作用下,压电敏感元件的表面上产生电荷,从而实现非电量电测量的目的。
压电加速度传感器的原理框图如图1所示,原理如图2所示。
图1 加速度传感器的组成框图支座图2 压电加速度传感器原理图实际测量时,将图中的支座与待测物刚性地固定在一起。
当待测物运动时,支座与待测物以同一加速度运动,压电元件受到质量块与加速度相反方向的惯性力的作用,在晶体的两个表面上产生交变电荷(电压)。
新型压电式传感器前置放大电路的设计张微;高国旺;李汉兴;张维娜【摘要】在油气井出砂检测中,压电式传感器检测到的出砂信号弱、频率高,常用的电荷放大器不能满足要求.基于此问题,文中开展了针对出砂信号的前置放大电路的研究,该电路由电荷放大器、带通滤波器、过载指示等电路组成,其中电荷放大器电路选用高阻型的运放AD823实现,带通滤波器的带宽设计为100kHz~1MHz,并且利用EWB电路仿真软件对电荷放大器和滤波电路进行了仿真,仿真结果与设计指标一致,验证了参数选取的合理性.最后,给出了该电路在出砂检测系统中的试验情况,结果表明参数选择合理、性能稳定.【期刊名称】《电子测试》【年(卷),期】2010(000)006【总页数】5页(P10-14)【关键词】出砂检测;压电式传感器;前置放大电路;电荷放大器【作者】张微;高国旺;李汉兴;张维娜【作者单位】光电油气测井与检测教育部重点实验室西安石油大学;光电油气测井与检测教育部重点实验室西安石油大学;中海油研究总院;光电油气测井与检测教育部重点实验室西安石油大学【正文语种】中文【中图分类】TN7020 引言本文给出了适合出砂信号检测的前置放大电路的设计过程。
针对出砂信号的特点,提出了利用高阻抗、偏置电流小的宽带运算放大器实现对传感器输出高阻电荷信号到低阻电压信号的转换,并设计了带通滤波器,给出了设计指标的确定方法;同时利用电路仿真软件对其进行了仿真,以验证电路选取的合理性。
1 前置放大电路的结构1.1 结构组成前置放大电路[1-3]的总体设计框图如图1所示,整个前置放大器主要由电荷放大器、适调放大电路,滤波电路、输出放大电路和稳压电源等组成。
压电传感器输出的高阻电荷信号Q经电荷转换电路转变为低内阻电压信号,再由适调放大电路归一化后送入带通滤波器,最后经输出放大电路进行放大后输出。
为了防止放大器进入非线性工作范围,专门设计了过载指示电路,用以监视电荷放大器工作的状态。
压电传感器放大电路设计
陈玉伟;张丛
【期刊名称】《环境技术》
【年(卷),期】2017(035)003
【摘要】为了提高压电传感器的固有频率,减小传感器的体积,采用高输入阻抗的仪表放大器,设计研究了用于压电传感器的放大电路,通过改变放大电路输入回路偏置电阻的电阻值,得到了比常规方法更加简单、有效的简单放大电路,实现了小体积下的一体化压电传感器较好的频率响应和良好的线性度.
【总页数】3页(P68-70)
【作者】陈玉伟;张丛
【作者单位】青岛航天半导体研究所有限公司,青岛 266071;青岛航天半导体研究所有限公司,青岛 266071
【正文语种】中文
【中图分类】TP212
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发射换能器自适应瞬态抑制方法张建兰 高天赋 曾娟(中国科学院声学研究所 北京 100190)摘要本文提出了一种针对压电陶瓷发射换能器的瞬态响应的自适应抑制方法。
该方法可以在换能器的等效电路及其参数未知时,通过最小二乘法自适应地求解消影脉冲,用来控制发射信号,抑制换能器的输出瞬态响应的影响,从而实现窄带换能器发射宽带信号的目的。
仿真计算表明该方法可以很好地抑制瞬态响应对发射波形的影响。
关键词 瞬态响应 瞬态抑制 自适应Adaptive Transient Suppression for Emission TransducerZHANG Jianlan GAO Tianfu ZENG Juan(Institute of Acoustics, The Chinese Academy of Science Beijing 100190)Abstract An adaptive transient suppression method for piezoelectric ceramic emission transducer is presented. By controlling the input signals with the pedestal pulses abstained adaptively by LMS without the knowledge of the equivalent circuit and parameters of a transducer., the transient effects in the output of the transducer can be just precisely suppressed, thereby achieving the broadband transmitting using a narrowband transducer. Simulations show that the waveforms radiated into the surrounding water are improved significantly.Keywords transient response, transient suppression, adaptive1 引言窄带换能器发射带宽较宽的编码调相信号时由于换能器的瞬态效应使得信号的前后沿及跳相点附近的波形产生严重畸变,所发射的声信号与我们的期望相差甚大。