信號調理電路的設計及仿真

仿真的過程可分為以下幾個步驟：

1.數據輸入：將用戶創建的電路圖結構、元件數據讀入，選擇分析方法;

2.參數設置：程序會檢查輸入數據的結構和性質，以及電路中闡述的內容對參數進行設置。

3.電路分析：對輸入信號進行分析，它是電路仿真的關鍵。它將形成電路的數值解，并將所得數據送到輸出極。

4.數據輸出：從測試儀器如示波器等上點獲得仿真運行結果。并進行分析。

圖7 濾波電路原理圖

圖8 電源電路的結構圖

圖9 電橋供電電源

圖10 仿真電路圖

由于在仿真庫中無法找到INA128芯片，所以，根據該芯片的內部結構可采取應用具體芯片連接的方法進行放大部分的仿真。放大器由兩級串聯，前級是兩個同項放大器，為對稱結構，輸入信號加在A1、A2的同項輸入端，從而具有高擬制共模干擾的能力和高輸入阻抗。后級是差動放大器，它不僅切斷共模干擾的傳輸，還將雙端輸入方式變換成單端輸出的方式，適應對地負載的需要.其輸入基準電壓值根據設計的需要值為125V。

(1)具體波形從濾波器可以看出輸入波形的幅度為20mV，偏置電壓值為0.25V，而輸出波形的幅度則為2.4V，約為輸入波形的幅度的100倍，與設計要求基本相一致。如圖11所示輸出波形為A通道，量程為2V/格。輸入波形為B通道，量程為2mV/格。

(2)從圖中我們可以看出：

a 幅頻特性：

如圖12，在截止頻率158.7KHz處，幅頻特性為3.024dB,在平直段則為6.032dB。3.024-6.032≈-3dB。

b 相頻特性 ：

由公式得抗混疊濾波器的截止頻率。仿真結果(圖13)中，相位在-90.17°處，頻率為159.4KHZ，與理論值160KHz近似相等。

圖11 輸入輸出波形圖

圖12 幅頻特性圖

圖13 相頻特性圖

總結

本文在分析國內外壓力測試系統發展現狀的基礎上，針對電阻應變式測壓傳感器設計了電橋的調平電路、信號放大電路、濾波電路以及電源電路。壓力傳感器輸出信號非常微弱，難于測量和分析，測試結果誤差較大，設計壓力傳感器的信號調節電路和恒壓電源電路得到穩定、放大、不失真的輸出信號有理論價值和實際意義。采用由X9C103、全橋電路以及附加適當的門電路組成自動調平電路;采用儀表放大器INA128為核心構成放大電路;采用放大器OPA340構成二階低通濾波器;采用專用電源芯片構成恒壓電源電路。使用Protel專用電路設計軟件實現了電路設計，使用EWB電路仿真軟件完成信號調理電路的仿真。仿真結果表明，放大電路實現了信號100倍的放大，低通濾波電路截止頻率為159Hz，與理論值相同，從而驗證了設計的正確性。將各模塊進行綜合，實現對壓力傳感器的調平、濾波和電源控制，并且繪制原理圖，對該電路進行仿真。