本发明属于一种信号调理电路,尤其属于一种基于nsa2860的两极级联信号调理电路。
背景技术:
信号调理是传感器必不可少的一环,从开始的分立式元器件到集成式ic,信号调理一直是传感器性能优劣的关键,随着对传感器的要求逐步提高,第一代的差分放大、滤波的模式被一片集成式ic取代,对于惠斯通电桥式的传感器电路,由于应变片的贴装、材料的温度特性等问题,在传感器出厂前还要对信号调理电路进行调零、调整增益、校准等流程,新出来的集成式ic使用配置内部eeprom的方法来实现上述过程,但是随着应用环境的越发苛刻,惠斯通电桥输出的信号赋值越来越小,应用环境的电磁干扰越来越强,对信号调理电路提出了更加苛刻的要求,本发明面对的是一个输出压差信号幅值只有0.03mv的小信号,在考虑国产芯片降低成本的前提下,做出的针对nsa2860为核心芯片的电路设计。
技术实现要素:
本发明的目的在于以nsa2860为核心设计一个可以将小信号稳定放大的信号调理电路。由于信号幅值只有几十微伏,而目标是将信号幅值调理到3v,在使用一片nsa2860,设置芯片使用芯片最大放大倍数,放大256倍之后,片内adc溢出,所以考虑使用两极级联的设计方案,而两极级联的设计需要考虑两极级联对信号带来的误差问题,同时需要最少的外围电路,实现在有限空间内完成信号的高精度变换。
与现有技术相比,本发明的显著优点在于:
1、拥有更高的综合增益,而抗干扰能力没有显著减弱。
2、两极级联的设计方案,获得了更高的配置灵活性。
3、前级的高精度激励作为二级的差分信号基准。
4、兼容了常规的保证信号完整性的技术手段,同时降低了外部传感器的功耗。
附图说明
图1为本发明基于nsa2860的两极级联信号调理电路的一级变换芯片的原理图。
图2为本发明基于nsa2860的两极级联信号调理电路的二级变换芯片的原理图。
图3为本发明基于nsa2860的两极级联信号调理电路的传感器接口原理图。
图4为本发明基于nsa2860的两极级联信号调理电路的原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述。
为实现上述目的,本发明由两片nsa2860级联设计而成,本发明选用的是nsa2860的ssop16封装的芯片,该封装芯片有16脚,分别为vgate、avdd、vrefp、gnd、vip、vin、iexc1、iexc2、temp、loopn、filter、fbn、out、owi、dvdd、vddhv。
如图1、图2所示芯片的供电由外部电源接口提供,电源正电压经过一个600ohm(100mhz)的磁珠后,依次听过c2210nf(100v)、c1100nf(100v)电容短接到gnd后连接两片nsa2860的avdd引脚,在两片nsa2860的avdd引脚附近分别通过一个100nf的电容短接到gnd,实现芯片去耦。同时,两片芯片的dvdd引脚分别通过一个100nf的电容接gnd。
如图1所示,芯片u1的输出部分为owi、out、fbn三个引脚,owi引脚与out直接相连后连接100欧电阻,fbn引脚连接1k电阻,然后1k电阻与100欧电阻相连后,连接网络节点out后连接到j1的3脚,同时,j1的3脚通过100nf与gnd相连,实现输出信号滤除毛刺。
如图1所示,芯片u1的输入部分为vip、vin引脚,vip、vin分别通过100nf电容连接到gnd,同时vip、vin之间通过100nf电容相连,实现滤除信号杂波的作用,芯片的vip、vin引脚分别通过1k匹配电阻与网络标号vip、vin相连。
如图1所示,芯片u1的vrefp引脚与网络标号vrefp相连,作为二级芯片u2_2的信号输入基准的激励。
如图1所示,芯片u1的iexc1引脚与网络标号iexc1相连。
如图2所示,芯片u2_2的输出部分为owi、out、fbn三个引脚,owi引脚与out直接相连后连接100欧电阻,fbn引脚连接1k电阻,然后1k电阻与100欧电阻相连后,连接600ohm(100mhz)磁珠后连接到j1的4脚,同时,在连接磁珠之前通过100nf与gnd相连,实现输出信号滤除毛刺。
如图2所示,芯片u1的输入部分为vip、vin引脚,vip、vin分别通过100nf电容连接到gnd,同时vip、vin之间通过100nf电容相连,实现滤除信号杂波的作用,芯片的vip、引脚通过1k匹配电阻与网络标号out相连,芯片的vin先连接一个1k匹配电阻,然后与两个电阻r12_3、r12_4的连接点相连,电阻r12_3的一端与电阻r12_4相连,另一端与网络标号vrefp相连。
如图3所示,传感器接口j3,j3的1脚通过网络标号iexc1与芯片u1的iexc1引脚相连;j3的2脚通过网络标号vip与电阻r1相连;j3的3脚通过网络标号vin与电阻r11相连;j3的4脚通过网络标号temp与芯片u1的temp引脚相连,同时,j3的4脚通过r7(一个阻值在一定范围可以根据外接传感器的不同而选取的电阻)连接到gnd。
如图4所示,整个电路通过j1的1脚和2脚外接电源实现供电,通过j3的1脚和4脚对外输出激励,实际应用中选择了对外输出一个750ua的恒流,信号从j3的2脚与3脚输入,经过r1、r11进入芯片u1,由芯片u1变换到对应变换范围在1.3-1.4v的信号,同时控制u1的vrefp引脚对外输出一个2.5v的高精度电压,经过r12_3、r12_4分压为1.25v,芯片u1通过网络节点out输出变换范围为1.3-1.4v的信号,通过电阻r2_2进入芯片u2_2的vip引脚,芯片u2_2基于vip的1.3-1.4v的信号与分压得到的1.25v的高精度基准电压进行差分放大处理,输出一个在0-3v范围变化的信号,通过j1的4引脚输出给外部设备。
本发明综合使用了nsa2860的功能,减少了外围电路,通过灵活使用片上的高精度激励实现了不引入更多干扰的提高了变换的增益。
以上仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。