江苏省扬州技师学院论文
+6VR31KC2+8R4100K8R910KU3AC5124+R1110KU3B7R12R13R14100K470K100K8R634.7K564VD3IN4001U4A1R1612.5KLM393+10VR1750KR181KU523-+OP273U628676-INV-NCSenseV+Output+IRefNINA10514~20mA5R2050.14R1950.1234U2DSEQ7412C1+R21MVT1901447u22u/16VLM358R10100KVD2RP1IN4001R8300KC40.01LM358347u/16VR147KR5R7100K10KR15300K热释电红外线传感器A+C322u/16V100K图3.4 微弱信号放大电路
(1) 检测部分
传感器采用带菲涅耳透镜的热释电红外线传感器。 U2-热释电红外线传感器
U3-低功耗双运算放大电路LM358 U4-电压比较器LM393
U5-低漂移高增益运算放大器OP27 U6-V/I转换器芯片INA105
红外线探测传感器IC1探测到前方人体辐射出的红外线信号时，由U2的②脚输出微弱的电信号，经三极管VT1等组成第一级放大电路放大，再通过C2输入到运算放大器U3中进行高增益、低噪声放大，此时由U3的7脚输出的信号已足够强。U3作电压比较器，它的第⑤脚由R9、VD2提供基准电压，当U3的1脚输出的信号电压到达U3的5脚时，两个输入端的电压进行比较，此时U4的1脚由原来的高电平变为低电平。此时LM393的1脚输出的是一个方波信号，然后将之输入到一个V/I转换器INA105,它的输出将是一个4~20mA的电流信号，以便于远距离传输。
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U2采用进口器件Q74，波长为9－10um。U3采用运放LM358，具有高增益、低功耗。U4为双电压比较器LM393，低功耗、低失调电压。其中C2、C5一定要用漏电极小的钽电容，否则调试会受到影响。RP1是调整灵敏度的关键元件，应选用线性高精度密封型。
制作时，在U2传感器的端面前安装菲涅尔透镜，因为人体活动频率范围为0.1－10Hz，需要用菲涅尔透镜对人体活动频率倍增。 （2）单片机系统部分
检测信号入单片机接口图如图3.5所示。
红外线探测放大电路与单片机的具体连接见附录总图。
单片机的P3.6口用来检测热释电红外传感器的返回信号，传感器传过来的是一个4~20mA的电流信号，接一个250欧姆的电阻使其转换成1V~5V的电压信号，此电路中只可能为1V和5V两种情况，再通过一个电压比较器LM393,当LM393的2脚为5V时，输出为高电平，光电耦合器导通，单片机P3.6的输入口将为低电平（其余时刻为高电平），表示检测到有人。
P3.6
图3.5 检测信号与单片机接口图
3.2.1 集成电路运算放大器
集成电路运算放大器是一种高电压增益、高输入电阻和低输出电阻的多极直接耦合器放大电路，它的类型很多，电路也不一样，但结构具有共同之处，图3.6表示集成运放的内部电路组成框图。输入级一般是由BJT、JFET或MOSFET组成的差分式放大电路，利用它的对称特性可以提高整个电路的共模抑制比和其他方面的性能，它的两个输入端构成整个电路的反相输入端和同相输入端。电压放大级的主要作用是提高电压增益，它可由一级或多级放大电路组成，输出级一
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般由电压跟随放大器或互补电压跟随器组成，以降低输出电阻，提高带负载能力。偏置电路是为各级提供合适的工作电流。此外还有一些辅助环节，如电平移动电
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路、过载保护电路以及高频补偿环节等。3.2.2 精密多功能运算放大器INA105
INA105精密多功能运算放大器是集成运放与外围元件有机结合、并利用集成工艺与激光调阻技术相结合所形成的不同于常规集成运放的放大器件。利用这种新器件的不同组合连结，可以组成各种很有特色的精密应用电路。
该器件核心部分是一个精密运算放大器，其失调电压典型值仅为50μV，失调电压漂移5μV/℃，共模抑制比大大于86dB。与常规集成运放不同的是，它在芯片上同时制作了四个电阻，分别连接运放的两个输入端，如图3.7所示。这四个电阻通过激光调阻技术将它精确到25KΩ。这样利用四个电阻的不同连接，就能组成很有特色的应用电路，而且一般无需再外接精密电阻。
图3.6 集成电路运放大器内部组成原理框图
由于激光调阻值精度极高，用它组成增益为1的电压跟随器（缓冲器）时，其增益误差小于0.01%,非线性误差小于0.001%。该器件最大工作电压为±18V，工作温度范围为0～70℃(后缀为P及U)及－25～＋85℃(后缀为M)。
1、具有差动输入的电压－电流变换器电路
图3.8是具有差动输入的电压－电流变换器电路.输入的差动电压分别为
1??1V1 、V2。输出的电流I0??V1-V2??K??。
R??25式中R为外接电阻，改变不同的R值可获得不同的I0值。 2、精密4～20MA电流变送器电路
图3.9是一种由0～10V变化的电压（由传感器经放大器输出的电压）经本电路转变为4～20mA的变换器电路。电路设计成在0V时为4mA电流，而在10V
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为20mA电流的电压-电流变换电路。其中REF为10V的基准电源。
-IN225K25K57SENV+6V0+IN325K41V-REFINA10525K
图3.7 INA105精密多功能运算放大器电路
V225K25K5R6R1V125KINA10525KI=（V1 －V2）（1/25K+1/R）负载 图3.8 具有差动输入的电压－电流变换器电路
12.5K+15V2REF101K25K25K550.1Ω50K4OPA2726650.1ΩV125K1INA10525KRL 图3.9 精密4～20MA电流变送器电路
3.2.3 低功耗、双运算放大器LM358
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