信號放大電路演示文稿

信號放大電路演示文稿當(dāng)前1頁，總共42頁。第二章信號放大電路④低的輸入失調(diào)電壓和輸入失調(diào)電流以及低的漂移；⑤足夠的帶寬和轉(zhuǎn)換速率；⑥高共模輸入范圍和高共模抑制比；⑦可調(diào)的閉環(huán)增益；⑧線性好、精度高；⑨成本低。3、測量放大電路的類型當(dāng)前2頁，總共42頁。第二章信號放大電路4、幾個重要術(shù)語開環(huán)增益K閉環(huán)增益Kf差模增益Kd共模增益Kc輸入失調(diào)電壓u0s輸入失調(diào)電流I0s零點(diǎn)漂移共模抑制比CMRR=差模增益Kd/共模增益Kc

當(dāng)前3頁，總共42頁。輸入失調(diào)電壓和輸入失調(diào)電流實(shí)測輸入失調(diào)電壓（S閉合）輸入失調(diào)電流（S打開）當(dāng)前4頁，總共42頁。第二章信號放大電路二、典型放大器的設(shè)計(jì)（一）反相放大器Kf=uo/ui=–R2/R1R3=R1//R2

uoR3uiR1R2∞-++N1當(dāng)前5頁，總共42頁。第二章信號放大電路（二）同相放大器Kf=uo/ui=1+R2/R1R3=R1//R2Zi=Kzin/(1+R2/R1)+R3→∞uoR3uiR1R2∞-++N1當(dāng)前6頁，總共42頁。第二章信號放大電路（三）交流放大器1、交流反相放大電路Kf=–R2/R1R3=R2

C1：隔直電容C3：旁路電容，防止振蕩C3R3>C1R1uoR3uiR1R2∞-++N1C1C3當(dāng)前7頁，總共42頁。交流放大器2、同相交流放大電路C1：隔直電容R3：C1的放電回路

R3

必須有zi=R3

使同相放大器失去高輸入阻抗的特點(diǎn)uoR3uiR1R2∞-++N1C1當(dāng)前8頁，總共42頁。交流放大器3、交流電壓跟隨電路同相放大電路的特例為減小失調(diào)電流，R3=R2

uoR3uiR2∞-++N1C1當(dāng)前9頁，總共42頁。第二章信號放大電路（四）差動放大器什么是差動放大器？

差動放大器是把二個輸入信號分別輸入到運(yùn)算放大器的同相和反相二個輸入端，然后在輸出端取出二個信號的差模成分，而盡量抑制二個信號的共模成分。當(dāng)前10頁，總共42頁。差動放大器基本電路共模與差模輸入R3uoR4ui2R1∞-++N1R2ui1R3uoR4ud/2R1∞-++N1R2ud/2uic當(dāng)前11頁，總共42頁。差動放大器0R3R4ui2R1uoR2ui1等效電路ud=ui1﹣ui2,uic=(ui1+ui2)/2由等效電路可得uo=R4(1+R3/R1)/(R4+R2)ui2﹣(R3/R1)ui1

若R1=R2，R3=R4，則uo=﹣(R3/R1)ud即只對差模信號進(jìn)行放大假設(shè)放大器只有共模信號作用時uoc=R4(1+R3/R1)/(R4+R2)uic﹣(R3/R1)uic當(dāng)R1=R2，R3+R4時，uoc=0即輸出信號中無共模信號成分當(dāng)前12頁，總共42頁。第二章信號放大電路四、高共模抑制比放大電路

什么是高共模抑制比放大電路？用來抑制傳感器輸出共模電壓（包括干擾電壓）的放大電路稱為高共模抑制比放大電路。應(yīng)用于何種場合？應(yīng)用于要求共模抑制比大于100dB的場合，例如人體心電測量。‘分貝’是兩個物理量之間的比較值，是兩個量之間指數(shù)級別的比較。20(dB)=10*lg(100mw/1mw)它的上級單位叫貝爾，貝爾是兩個值之間的（以10為底數(shù)）對數(shù)差。如果用貝爾表示則是2B=lg(100mw/1mw)當(dāng)前13頁，總共42頁。高共模抑制比放大電路（一）雙運(yùn)放高共模抑制比放大電路1、反相串聯(lián)結(jié)構(gòu)型uo=(R2/R1)(R6/R4)ui1-(R6/R5)ui2當(dāng)R2/R1=R4/R5，ui1=ui2時，uo=0通常取R1=R5，R2=R4ui2ui1R1R2R4R6R5R3=R1∥R2R7=R4∥R5∥R6uo∞-++N1∞-++N2當(dāng)前14頁，總共42頁。高共模抑制比放大電路2、同相串聯(lián)結(jié)構(gòu)型uo1=(1+R2/R1)ui1(uo1–ui2)/R3=(ui2–uo)/R4uo=(1+R4/R3)ui2-(1+R2/R1)(R4/R3)ui1為了獲得零共模增益，可取R1/R2=R4/R3uoui2ui1R4R3uo1R2R1∞+-+N2∞+-+N1當(dāng)前15頁，總共42頁。高共模抑制比放大電路（二）三運(yùn)放高共模抑制比放大電路InstrumentationAmplifierIR=(uo2–ui2)/R2=(ui1–uo1)/R1=(ui2–ui1)/Rpuo1=ui1(1+R1/Rp)–ui2R1/Rp，uo2=ui2(1+R2/Rp)–ui1R2/Rpuo=(uo2–uo1)R5/R3

ui1ui2uo1uo2R1RPR2R7RP1R8R3R4R6uoR5∞+-+N1IR∞-++N2∞-++N3當(dāng)前16頁，總共42頁。高共模抑制比放大電路（三）有源屏蔽驅(qū)動電路差動放大器uoabuicui1ui2RS1RS2C1C2∞+-+N1ui2R1RPR2R0R0ui1ucuoR4R3R3R4∞-++N2∞-++N3當(dāng)前17頁，總共42頁。高共模抑制比放大電路什么是有源屏蔽驅(qū)動電路？將差動式傳感器的兩個輸出經(jīng)兩個運(yùn)算放大器構(gòu)成的同相比例差動放大后，使其輸入端的共模電壓1∶1地輸出，并通過輸出端各自電阻（阻值相等）加到傳感器的兩個電纜屏蔽層上，即兩個輸入電纜的屏蔽層由共模輸入電壓驅(qū)動，而不是接地，電纜輸入芯線和屏蔽層之間的共模電壓為零，這種電路就是有源屏蔽驅(qū)動電路。應(yīng)用于何種場合?經(jīng)常使用于差動式傳感器，如電容傳感器、壓阻傳感器和電感傳感器等組成的高精度測控系統(tǒng)中。

當(dāng)前18頁，總共42頁。高共模抑制比放大電路（四）浮動電源共模自舉式放大電路u2R0uoRPN3R0u1ucA+E-Eui1ui2∞+-+N1∞-++N2∞+-+N4∞+-+N5∞-++uA當(dāng)前19頁，總共42頁。第二章信號放大電路五、電橋放大電路何謂電橋放大電路？由傳感器電橋和運(yùn)算放大器組成的放大電路或由傳感器和運(yùn)算放大器構(gòu)成的電橋都稱為電橋放大電路。應(yīng)用于何種場合？應(yīng)用于電參量式傳感器，如電感式、電阻應(yīng)變式、電容式傳感器等，經(jīng)常通過電橋轉(zhuǎn)換電路輸出電壓或電流信號，并用運(yùn)算放大器作進(jìn)一步放大，或由傳感器和運(yùn)算放大器直接構(gòu)成電橋放大電路，輸出放大了的電壓信號。

當(dāng)前20頁，總共42頁。電橋放大電路（一）單端輸入電橋放大電路Z1Z2Z4Z3R2R1bauou∞-++Na)反相輸入R+ΔRR2R1uoRRRu∞-++Nb)同相輸入當(dāng)前21頁，總共42頁。電橋放大電路（二）差動輸入電橋放大電路∞-++NR2=R1uoR1uR(1+δ)uaubRRR當(dāng)前22頁，總共42頁。電橋放大電路（三）線性電橋放大電路uoR3R2

=R（1+δ）R1uuaR1ub∞-++N當(dāng)前23頁，總共42頁。第二章信號放大電路三、穩(wěn)零放大電路三種常用電路：（一）由通用集成運(yùn)算放大器組成的斬波穩(wěn)零放大電路（自學(xué)）（二）自動調(diào)零放大電路（三）低漂移單片集成運(yùn)算放大器當(dāng)前24頁，總共42頁。第二章信號放大電路（二）自動調(diào)零放大電路UoC1UiR1R2K1-++N1c)調(diào)零放大輸出K2C1UC1Uo1R1R2K1-++N1-++N2b)誤差保持當(dāng)前25頁，總共42頁。自動調(diào)零放大電路由圖a，當(dāng)N3輸出高電平，Sa1、Sa2導(dǎo)通，電路處于失調(diào)調(diào)零狀態(tài)，見圖b?？赏瞥觯篣c1＝－（Uo1＋U0s2）K2Uo1＝（－U0s1＋Uc1）K1→Uc1≈U0s1電容C1寄存了運(yùn)算放大器N1的失調(diào)電壓U0s1。當(dāng)N3輸出低電平，Sb1、Sb2導(dǎo)通，電路進(jìn)入信號放大狀態(tài)，見圖c?？赏瞥觯篣o≈－(R2/R1)Ui實(shí)現(xiàn)了對失調(diào)電壓的校正，達(dá)到了自動調(diào)零的目的。當(dāng)前26頁，總共42頁。自動調(diào)零放大電路電路特點(diǎn)：性能優(yōu)于由通用集成運(yùn)放組成的斬波穩(wěn)零放大電路；輸出電壓較穩(wěn)定；波動小；電路成本低（用一塊四運(yùn)放LF347和一塊4位模擬開關(guān)CD4066即可組成）；適用于毫伏級的低電平放大。當(dāng)前27頁，總共42頁。第二章信號放大電路（三）低漂移單片集成運(yùn)算放大器1、輪換自動校零集成運(yùn)算放大器（CAZ運(yùn)算放大器）什么是CAZ運(yùn)算放大器？CAZ運(yùn)算放大器是輪換自動校零集成運(yùn)算放大器的簡稱，它通過模擬開關(guān)的切換，使內(nèi)部兩個性能一致的運(yùn)算放大器交替地工作在信號放大和自動校零兩種不同的狀態(tài)。

當(dāng)前28頁，總共42頁。問題：該電路與自動調(diào)零放大電路的主要區(qū)別何在？什么場合下采用較為合適？CAZ運(yùn)算放大器輸出C1G－輸入C2+輸入

輸出R2∞-++N1∞-++N2R2C1GR2－輸入∞-++N1∞-++N2R2+輸入

a)N2處于自動校零狀態(tài)b)N1處于自動校零狀態(tài)C2當(dāng)前29頁，總共42頁。第二章信號放大電路2、斬波穩(wěn)零集成運(yùn)算放大器（ICL7650)內(nèi)部調(diào)制補(bǔ)償電路箝位電路外時鐘輸入GSaSb時鐘輸出UiSb1Sb2Sa2C1C2Sa1A1A2UoUo2∞+-+N1∞+-+N2+-當(dāng)前30頁，總共42頁。斬波穩(wěn)零集成運(yùn)算放大器誤差檢測和寄存階段：時鐘為高電平，Sa1、Sa2閉合，N2兩輸入端被短接，只有輸入失調(diào)電壓U0s2和共模信號Uc作用并輸出，由電容C2寄存，同時反饋到N2的側(cè)向輸入端A2，此時Uc2＝Uo2≈(K2U0s2+Kc2Uc)/K2＇。校零和放大階段：時鐘為低電平，Sb1、Sb2閉合，輸入信號Ui同時作用到N1、N2的輸入端。N2除輸入Ui、U0s2和Uc外，在側(cè)向端A2還作用著Uc2，此時N2的輸出為Uo2=K2Ui。N2的失調(diào)電壓U0s2和共模電壓Uc全部被消除，達(dá)到穩(wěn)零目的。

當(dāng)前31頁，總共42頁。斬波穩(wěn)零集成運(yùn)算放大器此時，Uo=(K1+K1’K2)Ui+K1U0s1+Kc1Uc。問題：﹡該電路的增益是如何提高的？﹡該電路的輸入失調(diào)電壓是如何減小的？﹡該電路的共模抑制比是如何提高的？﹡該電路有哪些優(yōu)點(diǎn)？當(dāng)前32頁，總共42頁。交流放大器4、自舉式高輸入阻抗放大電路a)同相交流放大電路uoR1R2C2C1R3∞-++ui當(dāng)前33頁，總共42頁。自舉電路b)交流電壓跟隨電路uouiR1R2C2C1R3∞-++當(dāng)前34頁，總共42頁。自舉電路c)自舉組合電路輸入電阻為Ri=(R1R2)/(R2-R1)當(dāng)R2=R1時，Ri→∞

i2=i1

uouii1i2R1iuo22R1R3R2∞-++N1∞-++R3N2c)當(dāng)前35頁，總共42頁。自舉電路■何謂自舉電路?

自舉電路是利用反饋使輸入電阻的兩端近似為等電位，減小向輸入回路索取電流，從而提高輸入阻抗的電路?！鍪遣皇撬星闆r下都要求放大電路具有高的輸入阻抗？

高輸入阻抗電路常應(yīng)用于傳感器的輸出阻抗很高的測量放大電路中。如電容式、壓電式傳感器的測量放大電路。當(dāng)前36頁，總共42頁。第二章信號放大電路六、隔離放大電路什么是隔離放大電路？隔離放大電路的輸入、輸出和電源電路之間沒有直接的電路耦合，即信號在傳輸過程中沒有公共的接地端。應(yīng)用于何種場合？隔離放大電路主要用于便攜式測量儀器和某些測控系統(tǒng)（如生物醫(yī)學(xué)人體測量、自動化試驗(yàn)設(shè)備、工業(yè)過程控制系統(tǒng)等）中，能在噪聲環(huán)境下以高阻抗、高共模抑制能力傳送信號。當(dāng)前37頁，總共42頁。隔離放大電路（一）基本原理1、組成及符號－＋輸入放大器R1R1R2RisoCisoR2uo隔離器輸出放大器－＋uducuiso當(dāng)前38頁，總共42頁。隔離放大電路2、原理框圖a)變壓器耦合浮置電源輸入調(diào)制放大器耦合變壓器輸出解調(diào)放大器輸出輸入－＋b)光電耦合浮置電源光耦合器輸入放大器－＋輸出放大器輸出輸