用于±10 V输入的单电源、完全隔离式数据采集系统(一)

k =1.23(该值可变动，具体取决于标准数值电阻R1和R2的值)，R4/R的比值可计算如下：

　　R4 = 9.696R (8)

　　由等式7可知，若VREF = 2.5V且k =1.23，则R5/R0的比值可计算如下：

　　R5 = 1.46R0 (9)

　　由等式2中的电阻R和R0，以及等式8和等式9中的比值可知，R4/R6比值可计算如下：

　　R4 = 5.346R6 (10)

　　由等式8、等式9和等式10可知，电阻R4、R5和R6可计算如下。例如，若选择R6 = 10 kΩ，则R4 = 53.46 kΩ，R5 =12.3 kΩ。

　　在实际电路中，为电阻R4和R5选择了最接近现有标准的电阻值。所选值为R4 = 52.3 kΩ，R5 = 12 kΩ。注意，R1 = R4，R2 = R5.

　　如果仔细选择这些值，因使用替代标准值电阻导致的总误差可降至几个百分点以下。然而，应通过等式1来重新计算U1A运算放大器在±10 V输入下的输出，以确保维持所需裕量。

　　这类电路的绝对精度主要取决于电阻，因此，需要进行增益和失调校准，以消除因替代标准值电阻和电阻容差导致的误差。

　　计算不同输入范围的电阻

　　对于±10 V以外的输入范围，可完成下列计算步骤。

　　定义输入范围、输出范围和失调：

　　计算增益：

　　用等式2中定义的数值替换等式17和等式18中的R和R0，并求解两个等式，得出R4/R6比值。

　　选择电阻R6的值。通过R4/R6比值算出R4.得到R4和R6数值，通过等式2和R4/R6比值计算R5.通过等式16计算R2和R1.可适当选择R1 = R4并计算R2.

　　电阻温度系数对总误差的影响

　　公式1表明，输出电压与以下五个电阻相关：R1、R2、R4、R5和R6.TP1处的满量程输出电压对这五个电阻中每个阻值的微小变化敏感，其灵敏度通过仿真程序计算。电路的输入电压为+10 V.计算得到的各灵敏度为SR1 = 0.19、SR2 = 0.19、SR4 = 0.39、SR5 = 0.11、SR6 = 0.50.假设各温度系数以和方根(rss)方式组合，则采用100 ppm/°C电阻时，总满量程漂移约为：

　　满量程漂移=

　　= 100 ppm/°C√(SR12 + SR22 + SR42 + SR52 + SR62)

　　= 100 ppm/°C√(0.192 + 0.192 + 0.392 + 0.112 + 0.502)

　　= 69 ppm/°C

　　69 ppm/°C的满量程漂移对应于0.0069% FSR/°C.使用25 ppm/°C电阻可将漂移误差降低至0.25×69 ppm/°C = 17 ppm/°C，或者0.0017% FSR/°C.