LOG104在Wheatston应变测量桥路中的应用

2011-08-31 12:52:06来源: 互联网

前言
恒压源供电的不平衡Wheaston应变电桥广泛地使用在应力、应变测量中,是工业、建筑、计量行业提取测量对象应力、应变参数的主要手段之一[1],在信号处理、模/数转换方面越来越显示出其巨大优势。在工业现场,要得到高精度恒压桥源并不容易。如果恒压源有微小的波动,经放大电路放大后就会对输出信号造成直接影响,在传统的动态应变测量和数据采集系统中无法消除[2]。因此,不通过增加额外补偿电路就能够解决Wheaston应变电桥桥源影响问题,将在减小应变电桥电路体积,提高电桥处理精度,扩大应变电桥使用范围方面发挥积极作用。

本文针对这种要求,通过研究利用对数运算的特点,使用高精度对数运算放大芯片LOG104对应变电桥输出信号和桥源信号做对数运算,滤除了桥源失调对测量输出信号的影响,实现了一种新型无桥源影响Wheatston应变电桥测量电路设计。

LOG104精密对数运算放大器
LOG104是美国BURR-BROWN公司最新生产的一款精密对数运算放大器,可对两输入电流之比进行对数运算[3]。该器件输入电流动态范围宽,可在 到 范围变化。由于采用了先进的集成电路技术,输入电流之比在100dB范围变化时,该器件能够保证总的输出误差在满刻度输出电压(FSO)的0.01%以下,偏离理想对数关系不超过0.01%,并且输出信号被精确调整到0.5V/10dB。LOG104具有极低的直流偏置电压和温漂特性,可在大温度范围内测量低幅值电流信号,其工作温度范围可达-40℃到+85℃。

LOG104优良的性能使它具有广泛的应用潜力,除进行对数、反对数运算外,还可在通信及测试仪器信号分析领域对数据进行压缩和解压,在光学应用领域对光密度信号测量,或制成便携式高精度仪器应用在各种与对数运算相关的场合。这里,将与LOG104具有相似功能的对数运算芯片加以对比,它们的典型参数值如表1所示。

由表1的数据可以看出,LOG104在对数运算芯片中具有优良的性能。

LOG104电路结构模型如图1所示。

图1 LOG104电路结构模型

由于双极型三极管的基射极电压为

    (1)

其中, 焦耳/度(波尔兹曼常数),库仑(电子电荷量), 为绝对温度(开尔文);Ic为集电极电流;Is为反向饱和电流。

从图1电路中可知

将式(1)代入式(2)中

如果两个晶体管性能一致、温度相同,则有

另外,由于,所以式(4)可变形为

由此,既可得到

LOG104内部精密电阻经过合理选择后,最终的对数方程为

或者写为

其中 C是由R1、R2确定的常数。

[1] [2] [3]

关键字:LOG104  Wheatston  应变测量桥路

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2011/0831/article_3373.html
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