运放电路在电流型传感器中的作用

dlcnight

运放电路在电流型传感器中的作用 [复制链接]

如下图所示，是一个达特甲醛传感器的应用电路。一般像这种的电化学传感器都是用输出电流来反应气体浓度的，也可见下图。那在这个电路中，运放放大是是电流信号还是电压信号呢？如果是电流信号经过电阻产生的电压信号，直接在传感器后端接一个大电阻是不是也可以将小电流信号转换为合适的电压信号呢？不太明白运放起的作用。

maychang

通常，电流输出的传感器对输出电压有一定限制，不得大于某值，或者对负载电阻有一定限制，不得大于某值，否则精度不保证，甚至传感器损坏。
例如电力工业中的电流互感器，规定二次负载电阻不得大于4欧姆。电力用电流互感器二次开路将烧毁互感器，甚至可能发生爆炸。
也有一些传感器，要求负载电阻为某一特定值。

machinnneee

电流转换电压，以电压的形式进行处理数据

深度迷茫

MOS管是怎么个原理？当负载电阻用？

danielzhou

这是用MOS管来做采样电阻吗？

dlcnight

深度迷茫 发表于 2016-1-5 22:01
MOS管是怎么个原理？当负载电阻用？

防止不通电时的漂移，datasheet上专门有说明。具体原理不太懂

dlcnight

machinnneee 发表于 2016-1-5 19:33
电流转换电压，以电压的形式进行处理数据

你说的我知道啊，我问的不是这个吧

dlcnight

maychang 发表于 2016-1-5 18:05
通常，电流输出的传感器对输出电压有一定限制，不得大于某值，或者对负载电阻有一定限制，不得大于某值，否 ...

如果是负载电阻不超过某一值，那接运放的负载电阻也是非常大的啊。不论是运放的输入端等效电阻（可视为无穷大）还是图中的反馈电阻（15k），都远远超过这个值吧。
还是不太明白。。。

半步颠

danielzhou 发表于 2016-1-6 09:03
这是用MOS管来做采样电阻吗？

Q1为P沟道JFET。电路启动时，栅极电压为VCC，晶体管断开。系统关断时，栅极电压降至0 V，JFET开启，使传感器两端保持相同的电位。当电路再次启动时，这可以大大改善传感器的开启建立时间

maychang

dlcnight 发表于 2016-1-6 09:42
如果是负载电阻不超过某一值，那接运放的负载电阻也是非常大的啊。不论是运放的输入端等效电阻（可视为无 ...

看来你对运放的工作确实不明白。
运放线性工作状态下，有两个词，一个叫“虚断”，另一个叫“虚短”，听说过吧？

maychang

dlcnight 发表于 2016-1-6 09:42
如果是负载电阻不超过某一值，那接运放的负载电阻也是非常大的啊。不论是运放的输入端等效电阻（可视为无 ...

首帖的图，运放工作在线性状态(小信号放大)，运放U2B同相输入端(3脚)经电阻R111接2.5V基准，但运放同相输入端实际上并没有电流(你说的“可视为无穷大”)，因此运放同相输入端也是2.5V。运放的反相输入端(2脚)也可以看成没有电流。此即“虚断”。

maychang

dlcnight 发表于 2016-1-6 09:42
如果是负载电阻不超过某一值，那接运放的负载电阻也是非常大的啊。不论是运放的输入端等效电阻（可视为无 ...

但是运放U2B的开环增益非常高，高到只要输出为有限值(未饱和，即仍在线性范围内)，两输入端之间电压近似为零，这就是“虚短”。
由于运放U2B两输入端之间电压为零，可以判断运放反相输入端也是2.5V。

maychang

dlcnight 发表于 2016-1-6 09:42
如果是负载电阻不超过某一值，那接运放的负载电阻也是非常大的啊。不论是运放的输入端等效电阻（可视为无 ...

传感器插座J2的2脚接2.5V基准，而1脚经电阻R152接2.5V(运放反相输入端)。因此传感器的负载电阻就是R152，为100欧。

maychang

dlcnight 发表于 2016-1-6 09:42
如果是负载电阻不超过某一值，那接运放的负载电阻也是非常大的啊。不论是运放的输入端等效电阻（可视为无 ...

至于场效应管Q2如9楼所说，用来短路传感器插座J2两端。不过他那帖写成了Q1。其目的，正是系统关断(下电)时使传感器两端保持相同电位(电压为零)。注意系统下电后运放没有“虚短”也没有“虚断”。

dlcnight

maychang 发表于 2016-1-6 13:11
传感器插座J2的2脚接2.5V基准，而1脚经电阻R152接2.5V(运放反相输入端)。因此传感器的负载电阻就是R152， ...

如果负载是100欧应该有相应的电流回路啊，这个图我看不到传感器两端之间的回路。
传感器1脚的2.5v是由输出反馈形成的。不明白"负载就是100欧的意思"。

dlcnight

半步颠 发表于 2016-1-6 09:52
Q1为P沟道JFET。电路启动时，栅极电压为VCC，晶体管断开。系统关断时，栅极电压降至0 V，JFET开启，使传 ...

为什么关断时短路两端就可大大改善传感器的开启建立时间呢？

maychang

dlcnight 发表于 2016-1-6 15:46
如果负载是100欧应该有相应的电流回路啊，这个图我看不到传感器两端之间的回路。
传感器1脚的2.5v是由输 ...

“传感器1脚的2.5v是由输出反馈形成的”
传感器1脚的2.5V怎么会由输出反馈形成？那还是传感器吗？

maychang

dlcnight 发表于 2016-1-6 15:46
如果负载是100欧应该有相应的电流回路啊，这个图我看不到传感器两端之间的回路。
传感器1脚的2.5v是由输 ...

“这个图我看不到传感器两端之间的回路”
流经100欧电阻的电流(假定向右)，完全流过反馈电阻(流入反相输入端电流为零)。
之所以流过反馈电阻，完全是由于输出端电位有变化(在100欧电阻中电流向右时，输出端电位是降低的)。

dlcnight

maychang 发表于 2016-1-6 16:44
“这个图我看不到传感器两端之间的回路”
流经100欧电阻的电流(假定向右)，完全流过反馈电阻(流入反相输 ...

但是这个电流没有流入传感器的另一极啊..所以怎么能说负载电阻是100欧呢，不太明白

maychang

dlcnight 发表于 2016-1-6 18:16
但是这个电流没有流入传感器的另一极啊..所以怎么能说负载电阻是100欧呢，不太明白

“但是这个电流没有流入传感器的另一极啊”
你一定要说没有，我也没办法。
最多，我只能说：把电流途径画完全。连运放内部和5V电源一起画出来。
注意对交流信号，电容视为短路。