一种用于LVDT位移传感器的信号放大器论文和设计-孙长顺

全文摘要

本实用新型公开了一种用于LVDT位移传感器的信号放大器，涉及信号放大器领域，包括PCB板，所述PCB板上布置有用于供电的电源模块和两个结构相同、相互独立的信号处理单元，每个信号处理单元由信号调制模块、放大电路、连接器和信号解调电路组成，其中：所述信号调制模块、放大电路依次相连并将放大后的调制信号输送给连接器，所述连接器接收来自位移传感器的载波信号，并将调制后的载波信号输入至信号解调电路，经解调后的信号经端子排上的信号输出端输出。通过设计对号调制模块、放大电路，采用高精度的独立运算放大器和分离器件搭建电路，使其能够获得理想的调制信号，用以替代AD698集成芯片，降低信号放大器的制作成本。

主设计要求

1.一种用于LVDT位移传感器的信号放大器，包括PCB板，所述PCB板上布置有用于供电的电源模块和两个结构相同、相互独立的信号处理单元，其特征在于：每个信号处理单元由信号调制模块(3)、放大电路(2)、连接器(1)和信号解调电路(4)组成，其中：所述信号调制模块(3)、放大电路(2)依次相连并将放大后的调制信号输送给连接器(1)，所述连接器(1)接收来自位移传感器(5)的载波信号，并将调制后的载波信号输入至信号解调电路(4)，经解调后的信号经端子排(6)上的信号输出端输出。

设计方案

2.根据权利要求1所述的信号放大器，其特征在于：所述信号调制模块(3)上设有调节调制信号频率的第一可调电阻(P1)和调节调制信号幅值的第二可调电阻(P2)。

3.根据权利要求2所述的信号放大器，其特征在于：所述信号调制模块(3)上设有第一运算放大器(U1)、第二运算放大器(U2)、第三运算放大器(U3)；所述第二可调电阻(P2)的第三端子与所述第二运算放大器(U2)上的反相输入端相连，所述第二可调电阻(P2)的第二端子经电阻三(R3)与电源模块相连，所述第二可调电阻(P2)的第一端子经电阻四(R4)分别与第一运算放大器(U1)的反相输入端、输出端相连；所述第一可调电阻(P1)的第二端子、第三端子接地，第一端子与电阻十(R10)的一端相连，第三运算放大器(U3)反相输入端与其自身的输出端之间的一个回路与电阻十(R10)的另一端相连。

4.根据权利要求3所述的信号放大器，其特征在于：与电阻十(R10)相连的所述回路上设有串联的电容四(C4)、电容五(C5)，所述电阻十(R10)与该回路的连接点位于两个电容四(C4)、电容五(C5)之间。

5.根据权利要求3所述的信号放大器，其特征在于：所述第一运算放大器(U1)的输出端先与二极管二(D2)的阳极相连，所述二极管二(D2)的阴极与电阻四(R4)相连。

6.根据权利要求3所述的信号放大器，其特征在于：所述第三运算放大器(U3)上的输出端与放大电路(2)相连，并在该连接电路上设有电容七(C7)。

7.根据权利要求1所述的信号放大器，其特征在于：所述放大电路(2)包括第四运算放大器(U4)，所述第四运算放大器(U4)上的正电源与电源模块输出的+12V电压相连，且正电源通过电容八(C8)接地；所述第四运算放大器(U4)上的负电源与电源模块输出的-12V电压相连，且负电源通过电容九(C9)接地。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及信号放大器领域，尤其涉及一种用于LVDT位移传感器的信号放大器，采用双通道结构。

背景技术

一般的LVDT线性位移传感器采用AD698集成芯片进行驱动及信号转换，AD698集成芯片包含一个正弦波振荡器和一个功率放大器，用于产生驱动原边LVDT的激励信号,AD698还可将副边输出转换为直流电压，AD698集成芯片简单、易用，但是芯片价格比较高，如果驱动两路LVDT线性位移传感器，需要使用两片AD698集成芯片,驱动电路成本太高。

实用新型内容

为克服上述缺点，本实用新型的目的在于提供一种用于LVDT位移传感器的信号放大器，采用高精度的、独立运算放大器及分离器件搭建电路，实现双通道模式下降低成本的目的。

为了达到以上目的，本实用新型采用的技术方案是：一种用于LVDT位移传感器的信号放大器，包括PCB板，所述PCB板上布置有用于供电的电源模块和两个结构相同、相互独立的信号处理单元，每个信号处理单元由信号调制模块、放大电路、连接器和信号解调电路组成，其中：所述信号调制模块、放大电路依次相连并将放大后的调制信号输送给连接器，所述连接器接收来自位移传感器的载波信号，并将调制后的载波信号输入至信号解调电路，经解调后的信号经端子排上的信号输出端输出。

进一步来说，所述信号调制模块上设有调节调制信号频率的第一可调电阻和调节调制信号幅值的第二可调电阻。通过上述两个可调电阻来获得所需要的调制信号。

进一步来说，所述信号调制模块上设有第一运算放大器、第二运算放大器、第三运算放大器；所述第二可调电阻的第三端子与所述第二运算放大器上的反相输入端相连，所述第二可调电阻的第二端子经电阻三与电源模块相连，所述第二可调电阻的第一端子经电阻四分别与第一运算放大器的反相输入端、输出端相连；所述第一可调电阻的第二端子、第三端子接地，第一端子与电阻十的一端相连，第三运算放大器反相输入端与其自身的输出端之间的一个回路与电阻十的另一端相连。

进一步来说，与电阻十相连的所述回路上设有串联的电容四、电容五，所述电阻十与该回路的连接点位于两个电容四、电容五之间。

进一步来说，所述第一运算放大器的输出端先与二极管二的阳极相连，所述二极管二的阴极与电阻四相连。

进一步来说，所述第三运算放大器上的输出端与放大电路相连，并在该连接电路上设有电容七。通过电容七来过滤直流信号，避免其输入放大电路而影响调制后的载波信号质量。

进一步来说，所述放大电路包括第四运算放大器，所述第四运算放大器上的正电源与电源模块输出的+12V电压相连，且正电源通过电容八接地；所述第四运算放大器上的负电源与电源模块输出的-12V电压相连，且负电源通过电容九接地。电容八、电容九为去耦电容，用于降低源阻抗、降低电源噪声、增加运放稳定性的作用。

与现有技术相比，本实用新型通过设计信号调制模块、放大电路，采用高精度的独立运算放大器和分离器件搭建电路，使其能够获得理想的调制信号，用以替代AD698集成芯片，降低信号放大器的制作成本。

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构框图；

图2为本实用新型实施例中放大电路与信号调制模块结合后的电路图；

图3为图2中放大电路的电路图；

图4为图2中信号调制模块的电路图；

图5为图4中与第一运算放大器相连的电路图；

图6为图4中与第二运算放大器相连的电路图；

图7为图4中与第三运算放大器相连的电路图。

图中：

1-连接器；2-放大电路；3-信号调制模块；4-信号解调电路；5-位移传感器；6-端子排；7-电源滤波电路；8-电源隔离降压电路。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。

实施例

参见附图1所示，本实施例中的一种用于LVDT位移传感器的信号放大器，包括PCB板，所述PCB板上布置有电源模块，上述电源模块包括相互连接的电源滤波电路7和电源隔离降压电路8，用于给整块PCB板上的电路提供稳定的额定电压。上述电源滤波电路7和电源隔离降压电路8采用现有的电路即可，故在本实施例中没有提供详细的电路图。

在PCB板上布置有两个结构相同、相互独立的信号处理单元，每个信号处理单元均与一个位移传感器5相连；并在PCB板上设计有端子排6，每个信号处理单元均与端子排6上的一个信号输出端连接。端子排6上具有与外部电源相连的电源输入端，所述电源输入端与电源模块相连。

每个信号处理单元包括信号调制模块3、放大电路2、连接器1和信号解调电路4，其中连接器1与位移传感器5之间信号交互连接，用于接收位移传感器5输入的载波信号(模拟信号)。所述连接器1还与相互连接的信号调制模块3、放大电路2信号连接，经放大后的调制信号来控制信号位移传感器5输入的载波信号，并将调制后的载波信号输入至信号解调电路4，经解调后的信号经端子排6上的信号输出端输出。

结合图2～7所示，信号调制模块3、放大电路2均采用RC自激振荡原理设计。

如图3所示，放大电路2包括第四运算放大器U4，所述第四运算放大器U4上的正电源与电源模块输出的+12V电压相连，且正电源通过电容八C8接地；所述第四运算放大器U4上的负电源与电源模块输出的-12V电压相连，且负电源通过电容九C9接地。电容八C8、电容九C9为去耦电容，用于降低源阻抗、降低电源噪声、增加运放稳定性的作用。所述第四运算放大器U4上的同相输入端接地，其上的反相输入端与电阻十三R13的一端、电阻十四R14的一端、电容十C10的一端相连，其中电阻十三R13的另一端与信号调制模块3相连，电容十C10的另一端与第四运算放大器U4上的输出端相连，电阻十四R14的另一端与电阻十五R15的一端相连，电阻十五R15的另一端与第四运算放大器U4上的输出端相连。

如图4～7所示，信号调制模块3上具有三个运算放大器，分别为第一运算放大器U1、第二运算放大器U2、第三运算放大器U3。

所述第一运算放大器U1上的同相输入端接地，其上的反相输入端与电阻一R1的一端、电阻二R2的一端、二极管一D1的阳极相连；其中：电阻一R1的另一端与第三运算放大器U3的输出端相连，电阻二R2的另一端与二极管二D2的阴极相连，二极管二D1的阴极、二极管二D2的阳极均与第一运算放大器U1的输出端相连；所述二极管二D2的阴极还与电阻四R4的一端相连，电阻四R4的另一端与第二可调电阻P2上的第一端子相连，第二可调电阻P2上的第二端子与电阻三R3的一端相连，电阻三R3的另一端与电源模块输出的-5V电压相连(将可调电阻的两个固定端命名为第一端子、第二端子，将可调电阻上的活动臂命名为第三端子)。

第二可调电阻P2的第三端子与第二运算放大器U2上的反相输入端相连，第二运算放大器U2上的反相输入端与电容一C1的一端相连，电容一C1的另一端与第二运算放大器U2上的输出端相连，第二运算放大器U2上的输出端与电阻五R5的一端相连，电阻五R5的另一端与二极管三D3的阴极相连。第二运算放大器U2上的同相输入端接地。

第三运算放大器U3上的同相输入端接地，所述第三运算放大器U3上的正电源与电源模块输出的+12V电压相连，且正电源通过电容二C2接地；所述第三运算放大器U3上的负电源与电源模块输出的-12V电压相连，且负电源通过电容三C3接地。电容二C2、电容三C3为去耦电容，用于降低源阻抗、降低电源噪声、增加运放稳定性的作用。

第三运算放大器U3上的反相输入端与二极管三D3的阳极、电阻八R8的一端、电容四C4的一端相连。电阻八R8的另一端与电阻九R9的一端、电容六C6的一端相连，电容六C6的另一端接地，电阻九R9的另一端与第三运算放大器U3上的输出端相连；电容四C4的另一端与电容五C5的一端、电阻十R10的一端相连，电容五C5的另一端与第三运算放大器U3上的输出端相连，电阻十R10的另一端与第一可调电阻P1的第一端子相连，第一可调电阻P1的第二端子、第三端子接地；二极管三D3的阴极与电阻十一R11的一端、电阻七R7的一端相连，电阻十一R11的另一端与第三运算放大器U3上的输出端相连，电阻七R7的另一端接地。第三运算放大器U3上的输出端与电容七C7、电阻十二R12的一端相连，电阻十二R12的另一端接地，电容七C7的另一端与电阻十三R13的另一端相连。

本实施例中第一可调电阻P1可以调节调制信号频率，第二可调电阻P2可以调节调制信号幅值。通过采用高精度的独立运算放大器和分离器件搭建电路，从而获得理想的调制信号，用以替换AD698集成芯片，降低成本。

以上实施方式只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人了解本实用新型的内容并加以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围，凡根据本实用新型精神实质所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。

设计图

一种用于LVDT位移传感器的信号放大器论文和设计

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