第2章-信號放大電路-3

2023/2/32.信號放大電路

運(yùn)算放大器的誤差及其補(bǔ)償噪聲的基礎(chǔ)知識隔離放大電路典型測量放大電路2.信號放大電路2.4高輸入阻抗放大電路問題提出：電路的接入不應(yīng)該影響原系統(tǒng)工作狀態(tài)有些傳感器（如電容式、壓電式）的輸出阻抗很高，可達(dá)108Ω以上，這就要求其測量放大電路具有很高的輸入阻抗，不至于因?yàn)榉糯箅娐返慕尤胧箓鞲衅鬏敵鲂盘柎蠓认陆?。開環(huán)集成運(yùn)算放大器的輸入阻抗通常都很高，但反相運(yùn)算放大電路等，其輸入阻抗遠(yuǎn)低于同相運(yùn)算放大電路。R2ui+∞-+NR1R3精2.信號放大電路2.4高輸入阻抗放大電路uoui+∞+-NR1R2R3+∞+-NuiuoR1R2b)

跟隨電路a)

同相放大電路采用同相輸入具有很高輸入阻抗2023/2/32.信號放大電路uo+∞+-NuiR1R2R3R4C12.4高輸入阻抗放大電路對于交流放大器需要為電容提供放電通道，它使輸入阻抗大幅度下降交流放大電路2023/2/3c)自舉式高輸入阻抗放大電路uoR1R2C2C1R3∞-++ui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。2.信號放大電路2.4高輸入阻抗放大電路2023/2/3d)交流電壓跟隨電路uouiR1R2C2C1R3∞-++2.信號放大電路2.4高輸入阻抗放大電路2023/2/3e)電流補(bǔ)償型電路輸入電阻為Ri=ui/i=(R1R2)/(R2-R1)當(dāng)R2=R1時，Ri→∞，i2=i1

uo1uii1i2R1iuo22R1R3R2∞-++N1∞-++R3N22.信號放大電路2.4高輸入阻抗放大電路2.信號放大電路2.5電橋放大電路P應(yīng)變片測量力uuo靈2.信號放大電路2.5電橋放大電路uuousucx線圈測桿工件銜鐵2023/2/3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。

2.5電橋放大電路2.信號放大電路2023/2/3（一）反相輸入電橋放大電路Z1Z2Z4Z3R2R1bauou∞-++Na點(diǎn)為虛地，故uo反饋到R1兩端的電壓定是-uab2.5電橋放大電路2.信號放大電路Z1=Z2=Z4=R,Z3=R(1+δ),δ=ΔR/R

2.信號放大電路R+ΔRR2R1uo∞-++NRRRu2.5電橋放大電路（二）同相輸入電橋放大電路2023/2/3（三）差動輸入電橋放大電路2.5電橋放大電路R1=R2>>R

ua=ub

2.信號放大電路∞-++NR2=R1uoR1uR(1+δ)uaubRRR2023/2/3（四）線性電橋放大電路2.5電橋放大電路2.信號放大電路uoR3R2

=R(1+δ)R1uuaR1ub∞-++Nua

=ub

當(dāng)R3=R時量程較大，但靈敏度較低電荷放大電路是一種輸出電壓與輸入電荷成比例關(guān)系的測量放大電路。例如，壓電式傳感器或電容式傳感器可將某些被測量（如力、壓力等）轉(zhuǎn)換成電荷信號輸出，再通過電荷放大電路輸出放大了的電壓信號。因此，電荷放大電路亦稱為電荷-電壓變換電路。2.信號放大電路2.6電荷放大電路

靈2.信號放大電路2.6電荷放大電路

QCRRiCiCcRsCs∞-++Nuob)實(shí)際等效電路圖QCuo∞-++Na)基本原理圖Cs—傳感器等效電容，Rs—傳感器泄漏電阻，Cc

—電纜電容，Ri—運(yùn)算放大器的輸入電阻，Ci

—運(yùn)算放大器的輸入電容。R

—電荷泄放電阻。2.信號放大電路2.6電荷放大電路

把C、R等效到N的輸入端時，等效電阻R/(1+K)，等效電容C′=C(1+K)，K足夠大

2.信號放大電路2.6電荷放大電路

足夠大,相對運(yùn)算誤差頻率特性,下限截止頻率高頻特性由運(yùn)放器件特性決定

增益調(diào)整放大電路可以根據(jù)被測量值自動調(diào)整增益，以適應(yīng)測量不同范圍量值需要，使用靈活，有利于提高測量精度。(1)改變反饋電阻的自動增益調(diào)整電路

Rx=R3+r

V飽和導(dǎo)通，r很小，電路增益最大;

V截止，r→∞，電路增益最小。

2.信號放大電路2.7增益調(diào)整放大電路

uoR2R4R1ui控制信號R3∞-++NV靈(2)可編程增益放大電路

根據(jù)需要將R3~R6與

R2并聯(lián)，使增益減小。2.信號放大電路2.7增益可控放大電路

增益A

B

C

D10011115001111010112110111110UoUi1MΩ110kΩ20.4kΩ10.1kΩABCDR21MΩR110kΩ10kΩ∞-++NR3R4R5R6（3）LH0084集成可編程增益差動放大器

2.信號放大電路2.7增益可控放大電路

譯碼器和開關(guān)驅(qū)動電路Ui1R6Sa110kΩU1Sa2Sa3Sa4Sb4Sb3Sb2Sb19R46kΩR22kΩR14kΩR32kΩR56kΩR710kΩR910kΩR1330kΩR1560kΩR1460kΩR810kΩR1230kΩR1010kΩR1110kΩD0D1數(shù)字地8×107×46×110Uo131612151114∞+-+N1∞-++N3########U23Ui2∞-++N22.信號放大電路2.7增益可控放大電路

LH0084的數(shù)字輸入、輸出端子連接和放大倍數(shù)表數(shù)字輸入D1D0閉合開關(guān)差動級放大倍數(shù)（U2-U1）/（U

i2-Ui1）連接端子輸出級放大倍數(shù)Uo/（U2-U1）總放大倍數(shù)Uo/（U

i2-U

i1）00011011Sa1、Sb1Sa2、Sb2Sa3、Sb3Sa4、Sb4125106與10、13與地11251000011011Sa1、Sb1Sa2、Sb2Sa3、Sb3Sa4、Sb4125107與10、12與地448204000011011Sa1、Sb1Sa2、Sb2Sa3、Sb3Sa4、Sb4125108與10、11與地101020501002023/2/3什么是隔離放大電路？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。2.8隔離放大電路2.信號放大電路靈、可靠2023/2/3（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－＋uducuiso2.8隔離放大電路2.信號放大電路2023/2/3（一）基本原理(2)原理框圖a)變壓器耦合b)光電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－＋浮置電源光耦合器輸入放大器－＋輸出放大器輸出輸入LEDV2.8隔離放大電路2.信號放大電路2023/2/3（二）通用隔離放大電路

(1)AD277變壓器耦合隔離放大器隔離電源振蕩器調(diào)制器輸入屏蔽解調(diào)器輸出屏蔽268734195＋15V－15V13121016－U100kΩ100kΩ1MΩ141115＋U∞-++N1∞-++N22.8隔離放大電路2.信號放大電路2023/2/3(2)互補(bǔ)式光電耦合放大電路i1=10V/R2+ui/R1i2=10V/R3+uo