第4章測量放大器

數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)第4章測量放大器第4章測量放大器測量放大器的電路原理測量放大器的主要技術(shù)指標(biāo)測量放大器的使用隔離放大器4.1概述在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，傳感器信號通常是微弱的電信號，需要用放大器進(jìn)行放大通用運(yùn)算放大器由于失調(diào)電壓和溫漂的原因，通常不能直接用于放大微弱信號測量放大器（又叫儀用放大器）是一種帶有精密差動電壓增益的器件，常用于檢測微弱信號的系統(tǒng)中作為前置放大器高輸入阻抗，低輸出阻抗強(qiáng)抗共模干擾能力低溫漂、低失調(diào)電壓高穩(wěn)定增益4.1概述關(guān)于測量放大器的一些說明測量放大器有放大信號的作用不是所有用于測量的放大器都是測量放大器測量放大器不是僅用于測量的放大器測量放大器又叫儀用放大器不是用于儀器的放大器都叫儀用放大器儀用放大器不是只能用于儀器4.1概述什么是共模電壓，差模電壓？共模電壓：在每一導(dǎo)體和所規(guī)定的參考點（往往是大地或機(jī)架）之間出現(xiàn)的向量電壓的平均值。差模電壓：兩導(dǎo)體之間出現(xiàn)的向量電壓的差值。共模與差模是電壓電流的變化通過導(dǎo)線傳輸時的兩種形態(tài)兩根導(dǎo)線分別作為往返線路傳輸，叫“差?！眱筛鶎?dǎo)線作去路，地線作回路，叫“共模”共模與差模示意圖S1S2REF共模電壓差模電壓運(yùn)算放大器的基本原理同相放大器R1VoViR2R運(yùn)算放大器的基本原理反相放大器RVoViR2R1運(yùn)算放大器的基本原理差分放大器R2VoV1R2R1R1V2問題：如何放大電橋信號電阻應(yīng)變式傳感器常用電橋作為信號調(diào)理電路電橋輸出差分信號通常非常微弱該輸出信號顯然存在共模電壓應(yīng)用普通運(yùn)放應(yīng)用測量放大器4.2測量放大器的電路原理測量放大器的電路原理如圖所示UOUi1Ui2A1A2A3R1RGR2R4R3R5R6IG－－＋－＋＋4.2測量放大器的電路原理測量放大器通常由兩級運(yùn)放構(gòu)成第一級：兩個同相放大器A1、A2，具有高輸入阻抗；第二級：差動放大器A3，將雙端輸入變成對地的單端輸出分析由運(yùn)算放大器組成電路的要點運(yùn)算放大器的兩個輸入端具有相同的電位運(yùn)算放大器的兩個輸入端之間無電流流過4.2測量放大器的電路原理測量放大器的增益測量放大器的構(gòu)成思路測量放大器的構(gòu)成思路測量放大器的構(gòu)成思路測量放大器的構(gòu)成思路4.2測量放大器的電路原理交流共模干擾影響及抑制方法Ui1Ui2Ri1Ri2C1C2GUARDA4R’2RGR1R2A2R4R3R5A3R6UOR’1A1＋－＋＋－－＋－4.3測量放大器的主要技術(shù)指標(biāo)非線性度指放大器實際輸出輸入關(guān)系曲線與理想直線的偏差非線性度與放大器的增益有關(guān)，通常是在特定增益的情況下描述的例如，增益為1時，一個12位的A/D轉(zhuǎn)換器的非線性誤差可能為±0.025％，而在增益為500時，非線性誤差可達(dá)到±0.1％4.3測量放大器的主要技術(shù)指標(biāo)溫漂指測量放大器輸出電壓隨溫度變化而變化的程度。通常測量放大器的溫漂在1～50μV/℃，與放大器的增益有關(guān)建立時間指從階躍信號驅(qū)動瞬間至測量放大器輸出電壓達(dá)到并保持在給定誤差范圍內(nèi)所需的時間。測量放大器的建立時間隨增益的增加而上升4.3測量放大器的主要技術(shù)指標(biāo)恢復(fù)時間指放大器撤除驅(qū)動信號瞬間至放大器由飽和狀態(tài)恢復(fù)到最終值所需的時間電源引起的失調(diào)是指電源電壓每變化1％，引起放大器的漂移電壓值。有時也用電源抑制比來描述，體現(xiàn)放大器輸出電壓變化受供電電源電壓變化的影響4.3測量放大器的主要技術(shù)指標(biāo)共模抑制比共模抑制是測量放大器的重要能力，它體現(xiàn)測量放大器放大差模信號，抑制共模信號的能力測量放大器對差模和共模信號的增益是不同的，通常，共模信號的增益記為ACM，而差模信號的增益記為AD，則共模抑制比CMRR可按下式計算：4.3測量放大器的主要技術(shù)指標(biāo)共模抑制比如果用VCM表示輸入共模電壓，而用VOUT表示該共模電壓導(dǎo)致的測量放大器的輸出電壓，則共模抑制比可以表達(dá)為共模抑制比常用對數(shù)形式表達(dá)，記為CMR4.6隔離放大器隔離放大器主要用于要求共模抑制比高的模擬信號的傳輸過程，用于輸出輸入之間進(jìn)行隔離，減小輸出部分電路與輸入部分電路之間的相互影響。隔離放大器具有通用運(yùn)放的特性輸入端與輸出端之間無直接耦合