八大經(jīng)典檢測電路

1、,八大經(jīng)典檢測電路,同相比例放大器 反相比例放大器 電流電壓變換放大器 差動放大器 自舉型高輸入阻抗放大器 斬波穩(wěn)零放大器 儀用放大器 隔離放大電路,同相比例放大,Au=1十RiR2,輸入阻抗,增益,ri+= ri (1十AF),ri運(yùn)放的開環(huán)輸入阻抗,A運(yùn)放的開環(huán)增益,F電路的反饋系數(shù),例：某放大器ri 104開環(huán)增益為104 ，F(xiàn) 0.1（閉環(huán)增益為10），則放大器的閉環(huán)輸入阻抗為107。,反相比例放大,Au=Rf/R1,限制帶寬,增益,特點(diǎn)： 性能穩(wěn)定，但輸入阻抗較低,注意： 在實(shí)際電路中，由于電阻的最大值不能超過10M，R如果要提高反相放大器的輸入阻抗，電路的增益要受到限制。,電流電壓

2、變換放大,U0=Rfis,U0,-,+,R1,R2,Rf,i1,io,A,IS,增益,放大電路的精度取決于Rf的穩(wěn)定性,差動放大,U0,-,+,A,R1,R1,R2,R2,UC,US/2,US/2,U,U+,U1,U2,+,+,+,+,-,-,-,-,擴(kuò)大輸入共模電壓范圍,增益,特點(diǎn)： 提高電路共模抑制比，減小溫度漂移。,自舉型高輸入阻抗放大器,I1,R,2R1,Ui,A1,U0,A2,Rp,R1,Rp,R2,R2,I,Ii,U01,-,+,+,-,A1,斬波穩(wěn)零放大器,1.閉環(huán)狀態(tài)斬波穩(wěn)零放大器,1,2,0,0,T1,T1,T2,T2,A1,OSC,+,+,_,A2,+,_,Ui,C1,S1

3、,S3,S2,1,2,A3,_,+,Uo,C2,圖中開關(guān)S2和電容C1以及S3、C2、A3分別構(gòu)成兩個采樣保持電路。第一個采樣保持電路用來對放大器Al進(jìn)行動態(tài)校零；第二個采樣保持電路用來維持輸出電壓的連續(xù)性。,內(nèi)部時鐘CP由振蕩器(OSC)提供，若在時鐘。0T1時間內(nèi)，開關(guān)S1、S2、S3，停在端位置，即S2接通、S1、S3斷開，相應(yīng)電路狀態(tài)如下圖。,電路的工作分兩個階段，由時鐘控制開關(guān)完成。 第一階段為誤差檢測與寄存 第二階段為動態(tài)校零和放大,在此時間內(nèi),電容Cl記存了Al的失調(diào)電壓Uos1，此段時間是放大器誤差檢測和寄存階段。 由于此時A3與A1之間被切斷(S3斷開)，所以A3的輸出電壓U

4、O為,U0=Uc2,C2上記有的電壓Uc2，是前一時刻放大器A1的輸出電壓。 在時鐘T1T2時間內(nèi)，開關(guān)S1、S2、S3停留在端位置上，即S1、S3接通、S2斷開，相應(yīng)的電路狀態(tài)如圖,這時，Al同相端與輸入信號Ui接通，由于A1的反相端還保存著前一時刻的失調(diào)電壓Uc1Uos1，所以這時A1的輸出電壓Uol為,上式表明，A1的輸出電壓不受放大器失調(diào)電壓的影響，只與輸入信號電壓有關(guān)。因此，此段工作時間稱為“動態(tài)校零和放大輸入信號”的工作階段。這時總輸出電壓Uo為,當(dāng)時鐘控制開關(guān)再回到端位置時，Uc2保持不變，放大器A3(接成跟隨器工作)繼續(xù)以A1vUi的幅值向外輸出，保證了輸出電壓的連續(xù)性。 開關(guān)

5、的反復(fù)通斷，Al的漂移不斷被校正，這就是動態(tài)校零的工作原理。 開關(guān)S1、S2、S3一般用MOSFET完成。,2.開環(huán)狀態(tài)斬波穩(wěn)零放大器(失調(diào)誤差逐級存儲放大器),開環(huán)狀態(tài)斬波穩(wěn)零放大器原理圖,+,_,A2,+,_,A1,Ui,Uos,Uo1,Uc,U01,S1,S2,C,U0,當(dāng)開關(guān)S1、S2都接地，即開關(guān)處于圖示位置時，放大器輸入端對地短路，輸出失調(diào)電壓Uoff使電容器C兩端充電至Uc=Uoff。 Uoff為,Uoff=A1dUos,電容C上存儲的誤差信號為放大器輸出失調(diào)電壓，電容器C又稱為記憶電容器。A1d為A1放大器的開環(huán)電壓增益。 當(dāng)開關(guān)S2斷開，S1接通輸入信號Ui時，放大器輸出電壓

6、U0為,輸出到下一級的電壓,可見，輸出失調(diào)電壓完全抵消。即失調(diào)電壓被存儲在輸出回路的串接電容兩端，利用此電壓自行抵消放大器輸出的失調(diào)，達(dá)到穩(wěn)零的目的。,由于誤差采樣期間放大器處于開環(huán)運(yùn)用，必須防止放大器被失調(diào)電壓驅(qū)入飽和狀態(tài)。因此，每級的增益不能太高，一般低于100倍。為獲得足夠高的總增益，需要多級放大器串接，從而構(gòu)成逐級采樣存儲MOS集成運(yùn)放，如圖。,Uo,Ui,+,_,A1,+,_,A2,+,_,A3,S1,S2,S3,S4,C1,C2,Cn,電路工作的兩個階段由時鐘控制MOSFET開關(guān)完成。 以上分析建立在下一級Ri無窮大、Ci為零的理想條件下。如果不滿足條件，則由于輸入電阻引起的電流以

7、及由于輸入電容引起的電荷再分布，都會使即失調(diào)電壓不能被完全抵消。此外，時鐘控制脈沖經(jīng)分布電容耦合到MOS管柵極，也將引入失調(diào)電壓。 實(shí)驗(yàn)表明，采用斬波穩(wěn)零后，總失調(diào)電壓可減小兩個數(shù)量級，且溫度穩(wěn)定性很好。 在實(shí)際電路中，采用差動式失調(diào)逐級存儲斬波穩(wěn)零放大器，可進(jìn)一步改善失調(diào)和漂移，這種電路常見于大規(guī)模MOS模擬集成電路之中，如用作AD(模數(shù))轉(zhuǎn)換器或比較器。,儀用放大器,測量放大器由兩級組成，兩個對稱的同相放大器構(gòu)成第一級，第二級為差動放大器減法器,失調(diào)參數(shù)的影響,假設(shè)由三運(yùn)放失調(diào)電壓VOS及失調(diào)電流IOS所引起的誤差電壓折算到各運(yùn)放輸入端的值分別為V1、V2和V3,誤差電壓極性如圖。假設(shè)輸入

8、信號為零，則輸出誤差電壓為：,若R4=R5,圖示極性的V1和V2所引起的輸入誤差是相互抵消的。若運(yùn)放A1和A2的參數(shù)匹配，則失調(diào)誤差大為減小。V3折算到放大器輸入端的值為2V3/Af1，所以等效失調(diào)參數(shù)很小，即對運(yùn)放A3的失調(diào)參數(shù)要求可降低些。,A1,Vo,R11,R1,A3,R8,Vi2,R7,R6,Vi1,R9,R10,A2,R2,R3,R4,R5,RW,氖泡,NL2,22k,NL1,22k,氖泡,10k,10k,2k,22k,22k,22k,22k,2k,9k,10k,圖為用于人體心電信號檢測的實(shí)用三運(yùn)放電路。為了避免外科手術(shù)過程中可能存在的高電壓進(jìn)入放大器造成損壞，圖中使用了兩個微型的

9、氖燈NL1、NL1，作為電壓限幅器。微型的氖燈價廉且具有對稱性，當(dāng)兩端的電壓低于擊穿電壓時其電阻接近于無窮大，所以它對電路沒有負(fù)載影響。一旦兩端的電壓超過其擊穿電壓(一般為60V)，則氖燈迅速導(dǎo)通(擊穿后，氖燈本身呈負(fù)阻特性)，使其兩端的電壓降低接近于零伏，從而保護(hù)了放大器。圖中電位器RW用于調(diào)整電阻的比例使得電路的共模抑制比最大。調(diào)試電路是，在兩輸入端加載一個1V左右的信號(一般為50Hz)，調(diào)整電位器RW使電路的輸出最小，即共模電壓增益最小，從而共模抑制比最大。,如果電路中有需要調(diào)整的參數(shù)，通常是電阻阻值（有時也需要調(diào)整電容值），把要調(diào)整的參數(shù)分成兩部分：固定部分和可調(diào)整部分。在一般的要求

10、時，固定部分的取值為該參數(shù)總的標(biāo)稱值的90%，可變部分為20%。在要求比較高時，固定部分的取值為該參數(shù)總的標(biāo)稱值的99%，可變部分為2%。,隔離放大電路,指前級放大器與后級放大器之間沒有電的聯(lián)系，而是利用光或磁來耦合信號。,iF,iO,iF,iO,( ),iF,iO,c,e,iF,iO,e,c,( ),硅光敏二極管：傳輸線性良好和線性范圍寬，傳輸增益最小；硅光敏三極管：有一定傳輸增益，但小電流與大電流增益嚴(yán)重不一致，傳輸線性較差；達(dá)林頓型：由于經(jīng)過兩次電流放大，故傳輸增益最大，但傳輸線性最差。一般使用硅光敏三極管或達(dá)林頓型光電耦合器作模擬信號傳輸時，應(yīng)合理地選擇工作點(diǎn)，并將其工作范圍限制在近似的線性傳輸區(qū)。在要求低失真和寬頻帶的高性能傳輸時，宜用光敏二極管型