[实用新型]桥式传感器程控调理电路

说明书

本实用新型公开了一种桥式传感器程控调理电路，仅需通过FPGA芯片软件程控就可实现整个调理电路的参数设置，包括接口电路所接传感器类型的切换、放大电路增益的调节以及低通滤波器截止频率的调节；两级放大可实现0dB~60dB的增益范围选项，可放大mV级别的微弱信号，截止频率可调范围为0Hz~50KHz；此电路有着非常优秀的交流和直流性能，直流精度优于0.1%。整个程控调理电路所占体积小，操作方便，灵活性高，在数据采集系统、自动增益控制、动态范围扩展等微弱信号测量方面尤为适宜。

技术领域

本实用新型涉及桥式传感器数据采集技术领域，特别涉及一种桥式传感器程控调理电路。

背景技术

桥式传感器是利用电桥平衡原理构成的电测仪器，它不仅可以测电阻，也可以测电容、电感，并可通过这些物理量的测量间接的测量一些非电量，例如温度、压力、载荷、应变、加速度、位移等。在桥式传感器的数据采集系统中，桥式传感器输出的信号一般为0~20mV，信号非常微弱且动态范围大，会伴有非常大的噪声干扰，不适宜直接进行A/D转换，因此桥式传感器信号在在进入A/D之前，会通过调理电路对其信号进行处理。如今，由于应用范围和采集量的逐步扩大，对采集系统精度的要求也越来越高。但是高精度数据采集系统的开发受A/D转换器芯片发展水平的限制。

实用新型内容

为了解决桥式传感器数据采集系统中桥式传感器输出的信号微弱，噪声大，不能直接进行A/D采集的问题，提高数据采集系统的精度，本实用新型提供一种桥式传感器程控调理电路。

本实用新型采用如下的技术方案完成：

一种桥式传感器程控调理电路，包括桥式传感器程控接口电路、一级程控放大电路、二级程控放大电路、程控滤波电路、电压跟随电路和FPGA芯片；所述FPGA芯片作为主控芯片，分别与桥式传感器程控接口电路的模拟开关芯片、一级程控放大电路的一级放大芯片、二级程控放大电路的二级放大芯片及程控滤波电路的程控滤波芯片连接，实现整个调理电路的程控，通过FPGA芯片软件程控进行所述桥式传感器程控调理电路的参数设置；所述程控桥式传感器接口电路、一级程控放大电路、二级程控放大电路、程控滤波电路依次连接，所述电压跟随电路连接所述程控滤波电路，所述一级程控放大电路与二级程控放大电路之间连接设置一无源滤波电路。

其中，所述桥式传感器程控接口电路对外输出+5V激励电压用以桥式传感器供电，同时将桥式传感器输出的模拟信号传输到第一程控放大电路；桥式传感器的输出方式包括三线制（半桥式输出）和四线制（全桥式输出），桥式传感器程控接口电路包括一个对这两种类型传感器输出方式进行切换的模拟开关，通过FPGA芯片程控模拟开关的通断来切换桥式传感器类型的输出方式。

其中，桥式传感器程控接口电路中，模拟开关的芯片为ADG1612，包含有四个独立的单掷开关，用以连接多路传感器。

其中，一级程控放大电路所用芯片为PGA281，增益由芯片上五个引脚上的逻辑电平控制，提供了0.125V/V至176V/V范围内的内部增益选项，通过FPGA芯片程控选择增益。

其中，二级程控放大电路核心芯片为AD8253，增益由芯片两个引脚上的逻辑电平控制，提供了1/10/100/1000四个内部增益选项，通过FPGA芯片程控选择增益。

其中，程控滤波电路核心芯片为LTC1063，为五阶巴特沃斯型集成滤波器，输出电压偏移量在±5V供电下典型值为0mV，为单端输入单端输出结构，用以匹配后端单端输入A/D芯片，五阶巴特沃斯型集成滤波器的截止频率通过一个外部时钟控制，截止频率范围为0Hz~50KHz，时钟频率与截止频率之比为100:1，时钟频率通过FPGA芯片程序控制。

其中，电压跟随电路核心芯片为OPA4188，包含四路运放，组成四路电压跟随器，用以减小多路桥式传感器程控调理电路体积。