八大經典檢測電路

八大經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八大經典檢測電路同相比例放大Au=1十Ri／R2

R1-+A+-USRSR2UFU0輸入阻抗增益ri+=ri(1十AF)ri——運放的開環(huán)輸入阻抗A——運放的開環(huán)增益F——電路的反饋系數例：某放大器ri

＝104Ω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107Ω。八大經典檢測電路反相比例放大Au=–Rf/R1

USS+-U0-+AR1R2Rf限制帶寬增益特點：性能穩(wěn)定，但輸入阻抗較低注意：在實際電路中，由于電阻的最大值不能超過10MΩ，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。八大經典檢測電路電流電壓變換放大U0=―Rf·is

U0-+R1R2Rfi1ioAIS增益放大電路的精度取決于Rf的穩(wěn)定性八大經典檢測電路差動放大U0-+AR1R1R2R2UCUS/2US/2U－U+U1U2++++----

擴大輸入共模電壓范圍增益特點：提高電路共模抑制比，減小溫度漂移。八大經典檢測電路自舉型高輸入阻抗放大器I1R2R1UiA1U0A2RpR1RpR2R2IIiU01-++-A1八大經典檢測電路斬波穩(wěn)零放大器1.閉環(huán)狀態(tài)斬波穩(wěn)零放大器

Ф1Ф200T1T1T2T2A1OSC+－+_A2+_UiC1S1S3S2Ф1Ф2①②②①A3_+UoC2②①圖中開關S2和電容C1以及S3、C2、A3分別構成兩個采樣—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。內部時鐘CP由振蕩器(OSC)提供，若在時鐘。0~T1時間內，開關S1、S2、S3，停在①端位置，即S2接通、S1、S3斷開，相應電路狀態(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)校零和放大八大經典檢測電路放大器工作狀態(tài)之一A2+_A1+_UOS1UC1UOS2UO1C1+_UC2UOA3_+C2+_在此時間內電容Cl記存了Al的失調電壓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UO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T1～T2時間內，開關S1、S2、S3停留在②端位置上，即S1、S3接通、S2斷開，相應的電路狀態(tài)如圖放大器工作狀態(tài)之二A1+_A3_+Ui－+－+++__Uos1Uc1Uc2Uo1C1C2U0八大經典檢測電路這時，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電壓Uc1＝Uos1，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電壓的影響，只與輸入信號電壓有關。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為當時鐘控制開關再回到①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。開關的反復通斷，Al的漂移不斷被校正，這就是動態(tài)校零的工作原理。開關S1、S2、S3一般用MOSFET完成。八大經典檢測電路2.開環(huán)狀態(tài)斬波穩(wěn)零放大器(失調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+_A1UiUosUo1UcU01’S1S2CU0當開關S1、S2都接地，即開關處于圖示位置時，放大器輸入端對地短路，輸出失調電壓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。當開關S2斷開，S1接通輸入信號Ui時，放大器輸出電壓U0為輸出到下一級的電壓可見，輸出失調電壓完全抵消。即失調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，達到穩(wěn)零的目的。八大經典檢測電路由于誤差采樣期間放大器處于開環(huán)運用，必須防止放大器被失調電壓驅入飽和狀態(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，從而構成逐級采樣存儲MOS集成運放，如圖。UoUi+_A1+_A2+_A3

S1S2S3S4C1C2Cn電路工作的兩個階段由時鐘控制MOSFET開關完成。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及由于輸入電容引起的電荷再分布，都會使即失調電壓不能被完全抵消。此外，時鐘控制脈沖經分布電容耦合到MOS管柵極，也將引入失調電壓。實驗表明，采用斬波穩(wěn)零后，總失調電壓可減小兩個數量級，且溫度穩(wěn)定性很好。在實際電路中，采用差動式失調逐級存儲斬波穩(wěn)零放大器，可進一步改善失調和漂移，這種電路常見于大規(guī)模MOS模擬集成電路之中，如用作A／D(模／數)轉換器或比較器。八大經典檢測電路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成第一級，第二級為差動放大器——減法器-+A3-+A1-+A2R4R6R7R5R2R1RGV1V2V4V5V3V6V0IG八大經典檢測電路失調參數的影響

+-A3-+A2+-A1R1⊿V2⊿V1RGR2=R1R4R4R5R5⊿V0⊿V3假設由三運放失調電壓VOS及失調電流IOS所引起的誤差電壓折算到各運放輸入端的值分別為ΔV1、ΔV2和ΔV3,誤差電壓極性如圖。假設輸入信號為零，則輸出誤差電壓為：若R4=R5

圖示極性的ΔV1和ΔV2所引起的輸入誤差是相互抵消的。若運放A1和A2的參數匹配，則失調誤差大為減小。ΔV3折算到放大器輸入端的值為2ΔV3/Af1，所以等效失調參數很小，即對運放A3的失調參數要求可降低些。八大經典檢測電路A1VoR11R1A3R8Vi2R7R6Vi1R9R10A2R2R3R4R5RW氖泡NL222k

NL122k

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用三運放電路。為了避免外科手術過程中可能存在的高電壓進入放大器造成損壞，圖中使用了兩個微型的氖燈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)，則氖燈迅速導通(擊穿后，氖燈本身呈負阻特性)，使其兩端的電壓降低接近于零伏，從而保護了放大器。圖中電位器RW用于調整電阻的比例使得電路的共模抑制比最大。調試電路是，在兩輸入端加載一個1V左右的信號(一般為50Hz)，調整電位器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整的參數，通常是電阻阻值（有時也需要調整電容值），把要調整的參數分成兩部分：固定部分和可調整部分。在一般的要求時，固定部分的取值為該參數總的標稱值的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總的標稱值的99%，可變部分為2%。八大經典檢測電路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。iFiOiFiO()iFiOceiFiOec()硅光敏二極管：傳輸線性良好和線性范圍寬，傳輸增益最??；硅光敏三極管：有一定傳輸增益，但小電流與大電流增益嚴重不一致，傳輸線性較差；達林頓型：由于經過兩次電流放大，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林頓型光電耦合器作模擬信號傳輸時，應合理地選擇工作點，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，這時可采用外接放大器來彌補其傳輸增益低的缺點。八大經典檢測電路注意：光電隔離放大器的前、后級之間不能有任何電的連接。即使是“地