現(xiàn)代電子技術(shù)及應(yīng)用-2014-第二章放大電路

1、1 現(xiàn)代電子技術(shù)及應(yīng)用現(xiàn)代電子技術(shù)及應(yīng)用 馬牧馬牧燕，燕，呂勇呂勇 2014年年 第一次實(shí)驗(yàn)情況第一次實(shí)驗(yàn)情況 2 3 第二章第二章信號(hào)放大電路信號(hào)放大電路 n放大電路基本知識(shí)放大電路基本知識(shí) n集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器 n專用（傳感）信號(hào)放大器專用（傳感）信號(hào)放大器 n（一）儀表放大器 n（二）隔離放大器 n（三）可變?cè)鲆娣糯笃?n（四）電橋放大器 n（五）傳感放大器 n（六）低漂移放大器 n（七）寬帶高速放大器 4 放大電路基本知識(shí)放大電路基本知識(shí) n類型：類型： 電壓、電流、互阻、互導(dǎo)電壓、電流、互阻、互導(dǎo) n性能指標(biāo)：性能指標(biāo)： 輸入電阻輸入電阻/輸出電阻、增益、頻率響應(yīng)及帶寬、非

2、線性失真輸出電阻、增益、頻率響應(yīng)及帶寬、非線性失真 n負(fù)反饋負(fù)反饋 （1927年，貝爾實(shí)驗(yàn)室，年，貝爾實(shí)驗(yàn)室，Harold Black，渡船，渡船） n概念（深度負(fù)反饋） n影響： 1.改善失真（線性（擴(kuò)展帶寬）/非線性） 2.降低靈敏度（提高穩(wěn)定性） 3.改變輸入輸出阻抗 4.不能提高信噪比 n四種負(fù)反饋（書） 5 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器 電子電路的基本器件！電子電路的基本器件！ n60年代初，仙童（年代初，仙童（Fairchild)，741，工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) n性能優(yōu)異性能優(yōu)異 n近似理想特性，如電壓增益高（80-140dB） n實(shí)現(xiàn)信號(hào)源、放大器和負(fù)載的直接耦合連接 n輸入零電平

3、輸出也是零電平 n低頻響應(yīng)擴(kuò)展到直流 n工藝（雙極型、工藝（雙極型、MOS、BiMOS等）等） n通用通用/專用專用 6 u u u 電壓放大級(jí) 輸出級(jí) 偏置電路 uo + 差動(dòng)輸入級(jí) u u- 集成運(yùn)算放大器總體結(jié)構(gòu)集成運(yùn)算放大器總體結(jié)構(gòu) u- u+ uo國際符號(hào)：國際符號(hào)： 7 通用型集成運(yùn)放通用型集成運(yùn)放741 LARGE INPUT VOLTAGE RANGE . NO LATCH-UP . HIGH GAIN . SHORT-CIRCUIT PROTECTION . NO FREQUENCY COMPENSATION REQUIRED The UA741is a high perfo

4、rmance monolithic operational amplifier constructed on a single silicon chip. It is intented for a wide range of analog applications. (.Summing amplifier .Voltage follower .Integrator .Active filter .Function generator) The high gain and wide range of operating voltages provide superior performances

5、 in integrator, summing amplifier and general feedback applications. The internal compensation network (6dB/octave)insures stability in closed loop circuits. 8 17 _ 1 T REF p 22 T 8 T T 2 14 5 R 3 T R 9 6 30pF 10 I T 7 21 T T 9 T 6 C 19 T 8 7 T 1 T 13 CC T R R T 4 12 T 2 20 R R R R R 6 8 T 10 11 1 T

6、 R 4 16 EE + T T 15 9 2 T 3 4 T 23 T R +V 3 18 7 -V +V 5 24 O T 5 39k T A B 偏置電路輸入級(jí)中間級(jí)輸出級(jí) 電路圖電路圖 9 1. 偏置電路：偏置電路： T12、R5和和T11構(gòu)成了主偏置電路，產(chǎn)生基準(zhǔn)電流構(gòu)成了主偏置電路，產(chǎn)生基準(zhǔn)電流： 5 1BE112BEEECC REF )( R UUVV I 其他偏置電流都與基準(zhǔn)電流有關(guān)。其他偏置電流都與基準(zhǔn)電流有關(guān)。 T10、T11和和R4組成微電流源，通過組成微電流源，通過T8和和T9組成的鏡象電流源為差組成的鏡象電流源為差 動(dòng)輸入級(jí)提供偏置電流。動(dòng)輸入級(jí)提供偏置電流。 T12

7、和和T13管構(gòu)成多支路電流源。管構(gòu)成多支路電流源。T13管是多集電極三極管，其集管是多集電極三極管，其集 電極電流的大小比例為電極電流的大小比例為1:3。B路作為中間級(jí)的有源負(fù)載。路作為中間級(jí)的有源負(fù)載。A路為路為 輸出級(jí)提供偏置。輸出級(jí)提供偏置。 電路分析電路分析1 10 2. 輸入級(jí)：輸入級(jí)： T1 、T2和和 T3 、T4管組成共集一共基復(fù)合差動(dòng)輸入電路。管組成共集一共基復(fù)合差動(dòng)輸入電路。 其中其中T1和和T2管作為射極輸出器，輸入電阻高。管作為射極輸出器，輸入電阻高。 T3 和和T4管是橫向管是橫向PNP管，發(fā)射結(jié)反向擊穿電壓高，可使輸管，發(fā)射結(jié)反向擊穿電壓高，可使輸 入差模信號(hào)達(dá)到入

8、差模信號(hào)達(dá)到30V以上。以上。 T5 、T6 、T7 和和R1 、R2 、R3組成具有基極補(bǔ)償作用的鏡組成具有基極補(bǔ)償作用的鏡 象電流源，作為差動(dòng)輸入級(jí)的有源負(fù)載，可以提高輸入級(jí)象電流源，作為差動(dòng)輸入級(jí)的有源負(fù)載，可以提高輸入級(jí) 的增益。的增益。 它們同時(shí)還有單端輸出轉(zhuǎn)換為雙端增益的功能。它們同時(shí)還有單端輸出轉(zhuǎn)換為雙端增益的功能。 電路分析電路分析2 11 3. 中間級(jí)：中間級(jí)： T16和和T17是復(fù)合管組成的共射放大電路，是復(fù)合管組成的共射放大電路，T 13B 作這一級(jí)的集作這一級(jí)的集 電級(jí)有源負(fù)載。電級(jí)有源負(fù)載。 T14和和T20管組成互補(bǔ)對(duì)稱輸出級(jí)，恒壓源電路管組成互補(bǔ)對(duì)稱輸出級(jí)，恒壓源

9、電路T18、T19和和 R8為其提供靜態(tài)偏置以克服交越失真。為其提供靜態(tài)偏置以克服交越失真。 T15和和 R9保護(hù)保護(hù)T14管，使其在正向電流過大時(shí)不致燒壞。管，使其在正向電流過大時(shí)不致燒壞。 T21、T23、T22管和管和 R10保護(hù)保護(hù) T20管在負(fù)向電流過大時(shí)不致管在負(fù)向電流過大時(shí)不致 燒壞。燒壞。 4. 輸出級(jí)：輸出級(jí)： 電路分析電路分析3 12 電路分析電路分析4 n頻響校正電容頻響校正電容: n唯一，30pF n消除自激振蕩 n輸入失調(diào)調(diào)零電位器：輸入失調(diào)調(diào)零電位器： n20K n微調(diào)T5、T6發(fā)射極電流，使運(yùn)放輸入0，輸出0 n一般不接（破壞平衡、熱平衡特性差 增加溫漂） 13

10、1.輸入失調(diào)電壓輸入失調(diào)電壓UIO 輸入電壓為零時(shí)，將輸出電壓除以電壓增益，即輸入電壓為零時(shí)，將輸出電壓除以電壓增益，即 為折算到輸入端的失調(diào)電壓。是表征運(yùn)放內(nèi)部電路為折算到輸入端的失調(diào)電壓。是表征運(yùn)放內(nèi)部電路 對(duì)稱性的指標(biāo)。對(duì)稱性的指標(biāo)。 2.輸入失調(diào)電壓溫漂輸入失調(diào)電壓溫漂 dUIO /dT 在規(guī)定工作溫度范圍內(nèi)，輸入失調(diào)電壓隨溫度的變化量在規(guī)定工作溫度范圍內(nèi)，輸入失調(diào)電壓隨溫度的變化量 與溫度變化量之比值。與溫度變化量之比值。 集成運(yùn)算放大器的主要參數(shù)集成運(yùn)算放大器的主要參數(shù)1 14 4.輸入失調(diào)電流輸入失調(diào)電流 IIO ： 在零輸入時(shí)，差分輸入級(jí)的差分對(duì)管基極電流之差，用于表在零輸入時(shí)

11、，差分輸入級(jí)的差分對(duì)管基極電流之差，用于表 征差分級(jí)輸入電流不對(duì)稱的程度。征差分級(jí)輸入電流不對(duì)稱的程度。 3.輸入偏置電流輸入偏置電流IIB ： 輸入電壓為零時(shí)，運(yùn)放兩個(gè)輸入端偏置電流的平均值，用于輸入電壓為零時(shí)，運(yùn)放兩個(gè)輸入端偏置電流的平均值，用于 衡量差分放大對(duì)管輸入電流的大小。衡量差分放大對(duì)管輸入電流的大小。 2B1BIB 2 1 III 2B1BIO III 5.輸入失調(diào)電流溫漂輸入失調(diào)電流溫漂dIIO /DT: 在規(guī)定工作溫度范圍內(nèi)，輸入失調(diào)電流隨溫度的變化量與溫在規(guī)定工作溫度范圍內(nèi)，輸入失調(diào)電流隨溫度的變化量與溫 度變化量之比值。度變化量之比值。 主要參數(shù)主要參數(shù)2 15 6.最大

12、差模輸入電壓最大差模輸入電壓Uidmax 運(yùn)放兩輸入端能承受的最大差模輸入電壓，超過此電壓時(shí)運(yùn)放兩輸入端能承受的最大差模輸入電壓，超過此電壓時(shí),差差 分管將出現(xiàn)反向擊穿現(xiàn)象。分管將出現(xiàn)反向擊穿現(xiàn)象。 7.最大共模輸入電壓最大共模輸入電壓Vicmax 在保證運(yùn)放正常工作條件下，共模輸入電壓的允許范圍。共在保證運(yùn)放正常工作條件下，共模輸入電壓的允許范圍。共 模電壓超過此值時(shí)，輸入差分對(duì)管出現(xiàn)飽和，放大器失去共模模電壓超過此值時(shí)，輸入差分對(duì)管出現(xiàn)飽和，放大器失去共模 抑制能力。抑制能力。 主要參數(shù)主要參數(shù)3 16 主要參數(shù)主要參數(shù)4 8.開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)開環(huán)差模電壓放大倍數(shù) Aod ： 無反饋時(shí)

13、的差模電壓增益。無反饋時(shí)的差模電壓增益。 一般一般Aod在在100120dB左右，高增益運(yùn)放可達(dá)左右，高增益運(yùn)放可達(dá)140dB以上。以上。 9.差模輸入電阻差模輸入電阻rid ： 雙極型管輸入級(jí)約為雙極型管輸入級(jí)約為105106歐姆，場效應(yīng)管輸入級(jí)可達(dá)歐姆，場效應(yīng)管輸入級(jí)可達(dá)109 歐姆以上。歐姆以上。 10.共模抑制比共模抑制比 KCMR ： KCMR=20lg(Avd / Avc ) (dB) 其典型值在其典型值在80dB以上，性能好的高達(dá)以上，性能好的高達(dá)180dB。 UU U A o od 17 12.全功率全功率帶寬帶寬 FBPW ： 運(yùn)放的閉環(huán)電壓增益為運(yùn)放的閉環(huán)電壓增益為1，輸入

14、正弦大信號(hào)并規(guī)定負(fù)載和指定輸出電壓的失真，輸入正弦大信號(hào)并規(guī)定負(fù)載和指定輸出電壓的失真 等條件下，使運(yùn)放輸出電壓的幅度達(dá)到最大值時(shí)的信號(hào)頻率，受等條件下，使運(yùn)放輸出電壓的幅度達(dá)到最大值時(shí)的信號(hào)頻率，受SR限制限制 。 11.轉(zhuǎn)換速率轉(zhuǎn)換速率S R (壓擺率壓擺率)： 額定負(fù)載，階躍大信號(hào)輸入，輸出電壓的最大變化率。反映運(yùn)放對(duì)于快速變化額定負(fù)載，階躍大信號(hào)輸入，輸出電壓的最大變化率。反映運(yùn)放對(duì)于快速變化 的輸入信號(hào)的響應(yīng)能力。普通為的輸入信號(hào)的響應(yīng)能力。普通為1V/us。 主要參數(shù)主要參數(shù)5 13.建立時(shí)間建立時(shí)間ts： 閉環(huán)增益閉環(huán)增益1，一定負(fù)載，階躍輸入信號(hào)，運(yùn)放輸，一定負(fù)載，階躍輸入信號(hào)

15、，運(yùn)放輸 出電壓達(dá)到特定值范圍出電壓達(dá)到特定值范圍 所需時(shí)間所需時(shí)間。 14.等效輸入噪聲電壓等效輸入噪聲電壓UN： 普通輸入噪聲電壓有效值為普通輸入噪聲電壓有效值為1020uV。 18 主要參數(shù)主要參數(shù)6 15.15.開環(huán)帶寬開環(huán)帶寬 SWSW ： 開環(huán)增益從直流增益下降開環(huán)增益從直流增益下降3dB所對(duì)應(yīng)的信號(hào)頻率所對(duì)應(yīng)的信號(hào)頻率 16.單位增益帶寬單位增益帶寬GB ： 閉環(huán)增益為閉環(huán)增益為1，正弦小信號(hào)驅(qū)動(dòng)，閉環(huán)增益下降，正弦小信號(hào)驅(qū)動(dòng)，閉環(huán)增益下降3dB所對(duì)應(yīng)所對(duì)應(yīng) 的信號(hào)頻率的信號(hào)頻率 17. 增益帶寬乘積增益帶寬乘積GBW ： GBP=Afb 通常為定值。通常為定值。(同相同相741

16、為為1MHz) 開環(huán)開環(huán)-閉環(huán)閉環(huán) 19 運(yùn)放分析基礎(chǔ)運(yùn)放分析基礎(chǔ) n理想運(yùn)算放大器理想運(yùn)算放大器 n理想?yún)?shù)（Ao、 、 rid 、 BW- )( Ib 、 、 rod -0） n虛短/虛斷 n運(yùn)放的基本連接（運(yùn)放的基本連接（書書p62-p64） n同相放大器（跟隨器） n反向放大器 n差動(dòng)放大器 n? n電源？ n電流？ n輸出電壓？ 20 例題例題 n設(shè)設(shè) ， ， ，A741為例，為例， V/V， ， ，則同相放大電路，則同相放大電路 n理想輸出電壓？理想輸出電壓？ n實(shí)際輸出電壓？實(shí)際輸出電壓？ n輸入阻抗輸出阻抗？輸入阻抗輸出阻抗？ V1 i u K2 1 R K18 2 R2000

17、00 od A M2 i r 75 o r i od o u ARRR R u / )/1 (1 1 )1 ( 121 2 21 n輸入串聯(lián)輸入串聯(lián)/并聯(lián)反饋并聯(lián)反饋會(huì)增加會(huì)增加/減小輸入電阻減小輸入電阻 n輸出串聯(lián)（電流）輸出串聯(lián)（電流）/并聯(lián)（電壓）反饋并聯(lián)（電壓）反饋會(huì)增加會(huì)增加/減減 小輸出電阻小輸出電阻 n跟隨器跟隨器 n反向反向 n差動(dòng)差動(dòng) n儀表儀表 n列表總結(jié)集成運(yùn)算放大器的反向、同相、差動(dòng)輸列表總結(jié)集成運(yùn)算放大器的反向、同相、差動(dòng)輸 入（入（直流和交流直流和交流）的特性。）的特性。 22 集成運(yùn)放使用注意集成運(yùn)放使用注意 n加電源（怎么加？）加電源（怎么加？） n有電流有電流

18、正負(fù)電源間（靜態(tài)電源電流），正負(fù)電源間（靜態(tài)電源電流），mA ； 輸出與負(fù)電源間輸出與負(fù)電源間 n功耗，功耗，mW n靜態(tài)限制：輸入偏置電流靜態(tài)限制：輸入偏置電流/輸入失調(diào)電流；輸入輸入失調(diào)電流；輸入 失調(diào)電壓；失調(diào)電壓； n輸入電壓范圍；輸出飽和（輸入電壓范圍；輸出飽和（rail-to-rail） n動(dòng)態(tài)限制：開環(huán)；閉環(huán)；暫態(tài)響應(yīng)（上升時(shí)間動(dòng)態(tài)限制：開環(huán)；閉環(huán)；暫態(tài)響應(yīng)（上升時(shí)間/ 轉(zhuǎn)換速率）轉(zhuǎn)換速率） 23 放大器自激振蕩的解決方法放大器自激振蕩的解決方法 n電阻（一般小于兆歐）電阻（一般小于兆歐） n電源濾波電源濾波 n運(yùn)放電源引腳加濾波電容（0.1uF，非卷繞獨(dú)石電容或瓷片電容） n電

19、容緊靠電源引腳，接地點(diǎn)接在一起并盡可能靠近本級(jí)運(yùn)放電路的參考接地 點(diǎn) n特別敏感的電路（如前置放大器），供電電源單獨(dú)從電源引出，并單獨(dú)RC 或LC濾波。 n布線工藝布線工藝 24 n增益帶寬積增益帶寬積 例例:用用741設(shè)計(jì)一個(gè)增益為設(shè)計(jì)一個(gè)增益為60dB的音頻放大器的音頻放大器. 音頻音頻:20k 增益增益1000 GWP=? n擴(kuò)頻帶，兩級(jí)同向放大級(jí)聯(lián)擴(kuò)頻帶，兩級(jí)同向放大級(jí)聯(lián) n實(shí)驗(yàn)？實(shí)驗(yàn)？ 25 （一）儀表放大器（一）儀表放大器 n應(yīng)用應(yīng)用 n信號(hào)源內(nèi)阻變化 n輸入信號(hào)有強(qiáng)共模成分（工頻干擾等） n數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、電橋、熱電偶、生物探針及溫度傳感器的放大 電路 n特性特性 n高輸入阻抗10

20、10 n高共模抑制比 n增益調(diào)節(jié)方便 n精度高、穩(wěn)定性好 26 儀表放大器儀表放大器 n原理原理 n要求要求 A1=A2 4個(gè)個(gè)R相等相等 G=1+50Kg/Rg 2/ 2 )( 2 1 ()( 1212 21 3 5 0 rr rr vv R R vv R RRR R R v ic id ii g ii g g 27 儀表放大器應(yīng)用注意儀表放大器應(yīng)用注意1 n輸入偏置輸入偏置 n（a）高源電阻（石英話筒、水下超聲探測器等） n（b）低源電阻（熱電偶等） n（c）對(duì)稱結(jié)構(gòu) 28 儀表放大器應(yīng)用注意儀表放大器應(yīng)用注意2 n有源信號(hào)屏蔽（輸入信號(hào)保護(hù)）有源信號(hào)屏蔽（輸入信號(hào)保護(hù)）(雙線，交流傳輸雙

21、線，交流傳輸) n高輸入阻抗，分布電容 n提高共模抑制比 AD620，IN128，IN114 29 儀表放大器應(yīng)用注意儀表放大器應(yīng)用注意3 +15V -15V 24K 24K 100K VREF VO V2 V1R2 R1 RG R1 R2 R3 R3 A1 A2 A3 A4 輸出偏置輸出偏置 30 儀表放大器應(yīng)用注意儀表放大器應(yīng)用注意3（續(xù)）（續(xù)） 31 （二）隔離放大器（二）隔離放大器 n輸入輸出隔離輸入輸出隔離 n高共模電壓疊加微弱傳感器信號(hào)高共模電壓疊加微弱傳感器信號(hào) n接地不良 n耦合（大分布電容、浮地、對(duì)地高阻抗，） n長導(dǎo)線耦合工頻 n地線（參考點(diǎn)）存在電位差，地線環(huán)流！地線（參

22、考點(diǎn)）存在電位差，地線環(huán)流！ 隔離放大器隔離放大器 1. 輸入差分源對(duì)地阻抗高 2. 傳輸線長或與工頻電源線近距離平行 3. 為了安全，兩設(shè)備必須分別接地 4. 傳感器與強(qiáng)帶電體直接接觸或絕緣強(qiáng)度不高 5. 被測對(duì)象很弱（病人、活細(xì)胞等） 32 隔離放大器隔離放大器 n隔離放大器抵御高共模電壓原理隔離放大器抵御高共模電壓原理 33 隔離放大器隔離放大器2 n隔離放大器抑制地線環(huán)流原理隔離放大器抑制地線環(huán)流原理 34 隔離放大器隔離放大器3 n磁耦合隔離（最磁耦合隔離（最“古老古老”，帶寬窄，耐壓一般），帶寬窄，耐壓一般） n調(diào)制與解調(diào)技術(shù)將直流或交流信號(hào)通過變壓器耦合到輸出級(jí) n輸入級(jí)內(nèi)置一個(gè)

23、獨(dú)立的運(yùn)放作為信號(hào)預(yù)處理，可進(jìn)行緩沖、濾波等功能 n輸出級(jí)是對(duì)信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，濾波與放大 n內(nèi)置的DC/DC變換器可以提供電源給輸入側(cè)的運(yùn)放、調(diào)制器或其他電路。 n光電耦合隔離（應(yīng)用廣泛）光電耦合隔離（應(yīng)用廣泛） n光信號(hào)傳送耦合，輸入和輸出之間沒有直接的電氣聯(lián)系，具有很強(qiáng)的隔離作用 n（模擬量線性和精度差）線性光耦隔離放大器件 n(開關(guān)量可靠傳遞)數(shù)字隔離（1）PWM的調(diào)制及解調(diào)方式（2）V/F方式 n電容耦合隔離（頻率調(diào)制，先進(jìn)）電容耦合隔離（頻率調(diào)制，先進(jìn)） n輸入電壓數(shù)字編碼和差動(dòng)電容勢壘耦合，準(zhǔn)確地隔離和傳輸模擬信號(hào) n采用了數(shù)字化調(diào)制手段，隔離柵的性能不會(huì)影響到模擬信號(hào)的完整性，所以

24、有較 高的可靠性和良好的頻率特性。 35 隔離放大器隔離放大器4 n性能綜合對(duì)比：性能綜合對(duì)比： 耦合方式耦合方式傳送精度傳送精度噪聲濾波噪聲濾波結(jié)構(gòu)復(fù)雜度結(jié)構(gòu)復(fù)雜度傳送距離傳送距離 變壓器耦合變壓器耦合中中需要需要高高短短 電容耦合電容耦合較好較好需要需要高高短短 線性光電耦合線性光電耦合較好較好不需要不需要中中短短 36 （三）可變?cè)鲆娣糯笃鳎ㄈ┛勺冊(cè)鲆娣糯笃?n同相可變?cè)鲆嫱嗫勺冊(cè)鲆?n原理/電路 n反相可變?cè)鲆娣聪嗫勺冊(cè)鲆?n原理/電路 n程控可變?cè)鲆娉炭乜勺冊(cè)鲆?n模擬開關(guān)（如4051）（精度不高） nD/A芯片（如DAC0832)（單路，頻響不高） n集成電路（如AD624AD

25、624，單路) （如PGA100PGA100,多路） 37 DAC控制程控增益放大器控制程控增益放大器 256 1 15 1 utDigitalInp A VA V VVAV kIVV VD INVD OUT REFiVDOUT OUTINi 38 傳感器基本概念傳感器基本概念 n組成組成 n分類分類 n能量控制型：從外部供給能量并由被測量控制外部供 給能量的變化.例如:電阻應(yīng)變片. （電阻、電容、電感，一般接電橋）（電阻、電容、電感，一般接電橋） n能量轉(zhuǎn)換型：直接由被測對(duì)象輸入能量使其工作. 例如:熱電偶溫度計(jì),壓電式加速度計(jì). （輸出電壓、電流、電荷，一般接放大器）（輸出電壓、電流、電荷

26、，一般接放大器） 敏感元件轉(zhuǎn)換元件測量電路 非電量 輸出電量 電量可轉(zhuǎn)換為電量的非電量 39 （四）電橋放大器（四）電橋放大器 n電橋電橋 n單電橋 n雙電橋 n全電橋 n橋式差分放大器橋式差分放大器 n浮地電源（電池） )2( 4)2(2 1 1 1 1 x x V x x VV sso )( 2)/1 ( 2 21 2 21 1 xxx x V xx x VV sso ),( 3 4 2 1 32411 x x x x nxxxxxVV so Z1Z2 Z4Z3 R2 R1 b a uo u - + + N a) 反相輸入 R+R R2 R1 uo R RR u - + + N b) 同相

27、輸入 1 2 4R Rx VskVV abo 40 n三運(yùn)放儀用放大器 n線性電橋放大器線性電橋放大器 R1=R2,R3=R4,R8=R9=R11=R Rx=R(1+x), 當(dāng)當(dāng)(1+2R5/R)*(R1/R10)=1時(shí)時(shí)Vo=(1+2R5/R)*(Vs/2)*x U1U2U3 R1 R2 R3 1kOhm R4R5 R6 R7 R8R9 R11 R12 50% R10 Vi Vo Rx=(1+x)R 41 （五）傳感放大器（五）傳感放大器 n（一）電壓信號(hào)放大（霍爾器件）（一）電壓信號(hào)放大（霍爾器件） 例：同相放大，例：同相放大，Rs=1M，Rp開路，放大器開路，放大器K=50，Ri= 1M

28、， 放大器偏置電流放大器偏置電流1nA，求傳感器輸出電壓，求傳感器輸出電壓1mV時(shí)，放大器輸出電壓？時(shí)，放大器輸出電壓？ 解：1）放大器偏置電流經(jīng)傳感器內(nèi)阻產(chǎn)生1nA* 1M= 1mV的電壓，加在放大器的輸 入端，經(jīng)放大，輸出50mV（零輸入時(shí)輸出電壓）。 2）傳感器的輸出電壓經(jīng)傳感器輸出電阻和放大器輸入電阻分壓，加在放大器的 輸入端，經(jīng)放大，輸出25mV。 3）結(jié)論：小于零點(diǎn)電壓！所以當(dāng)傳感器輸出阻抗高時(shí)，一定選用輸入阻抗高， 偏置電流小的放大器！ 42 （五）傳感放大器（五）傳感放大器 n（二）電流信號(hào)放大（光敏二極管）（二）電流信號(hào)放大（光敏二極管） 光電流模式光電流模式 光電導(dǎo)模式光電導(dǎo)模式 （無霰彈噪聲，精密）（減小節(jié)電容，高速）（無霰彈噪聲，精密）（減小節(jié)電容，高速） U1 U2 -V V V 43 （五）傳感放大器（五）傳感放大器 n（三）交流電荷放大器（壓電傳感器）（三）交流電荷放大器（壓電傳感器） 靈敏度與電纜長度無關(guān)！靈敏度與電纜長度無關(guān)！ ) 1 () 1 )(1 ()1 ( )1