信號(hào)放大電路

1、 2. 信號(hào)放大電路劉建娟電氣工程學(xué)院測(cè)控系電子郵件：電話：186237182572022-6-10學(xué)習(xí)的重點(diǎn)和難點(diǎn)學(xué)習(xí)的重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：重點(diǎn)：難點(diǎn)：難點(diǎn)：2. 信號(hào)放大電路信號(hào)放大電路何謂信號(hào)放大電路？何謂信號(hào)放大電路？ 在測(cè)量控制系統(tǒng)中，用來(lái)放大傳感器輸出在測(cè)量控制系統(tǒng)中，用來(lái)放大傳感器輸出的微弱電壓、電流或電荷信號(hào)的放大電路稱的微弱電壓、電流或電荷信號(hào)的放大電路稱為為信號(hào)放大電路信號(hào)放大電路。 信號(hào)放大電路是測(cè)控電路的基本組成部分，信號(hào)放大電路是測(cè)控電路的基本組成部分，本章討論以本章討論以精精為主線，將為主線，將靈靈放在重要位置，放在重要位置，同時(shí)考慮同時(shí)考慮快快與與可靠可靠?；疽蠡?/p>

2、本要求： 輸入阻抗應(yīng)與傳感器輸出阻抗相匹配輸入阻抗應(yīng)與傳感器輸出阻抗相匹配； 穩(wěn)定的放大倍數(shù)和穩(wěn)定的增益穩(wěn)定的放大倍數(shù)和穩(wěn)定的增益； 低噪聲；低噪聲； 低的輸入失調(diào)電壓和輸入失調(diào)電流以及低的漂移低的輸入失調(diào)電壓和輸入失調(diào)電流以及低的漂移； 足夠的帶寬和轉(zhuǎn)換速率；足夠的帶寬和轉(zhuǎn)換速率； 高共模輸入范圍和高共模抑制比高共模輸入范圍和高共模抑制比； 線性好、精度高；線性好、精度高； 低成本。低成本。2. 信號(hào)放大電路信號(hào)放大電路R2ui+-+ NR1R3從從靈靈和和安全可靠安全可靠出發(fā)，還需要：出發(fā)，還需要：高輸入阻抗放大電路；高輸入阻抗放大電路；電荷放大電路；電荷放大電路；電橋放大電路；電橋放大電

3、路；增益調(diào)節(jié)增益調(diào)節(jié)放大電路；放大電路；隔離放大電路。隔離放大電路。2. 信號(hào)放大電路信號(hào)放大電路2. 信號(hào)放大電路信號(hào)放大電路 運(yùn)算放大器的誤差及其補(bǔ)償 高共模抑制比放大電路 低漂移放大電路 反相放大電路 基本差動(dòng)放大電路 同相放大電路 噪聲的基礎(chǔ)知識(shí)2022-6-102. 信號(hào)放大電路信號(hào)放大電路 隔離放大電路 電荷放大電路 增益可調(diào)放大電路 電橋放大電路 電流放大電路 高輸入阻抗放大電路2022-6-10n開(kāi)環(huán)增益開(kāi)環(huán)增益n閉環(huán)增益閉環(huán)增益n差模增益差模增益n共模增益共模增益n輸入阻抗輸入阻抗n輸出阻抗輸出阻抗n共模抑制比共模抑制比幾個(gè)重要術(shù)語(yǔ)幾個(gè)重要術(shù)語(yǔ) 2. 信號(hào)放大電路信號(hào)放大電路

4、2.1 2.1 運(yùn)算放大器的誤差及其補(bǔ)償運(yùn)算放大器的誤差及其補(bǔ)償 2.1.1 2.1.1 實(shí)際運(yùn)算放大器及其特性實(shí)際運(yùn)算放大器及其特性 2. 信號(hào)放大電路信號(hào)放大電路2.1 2.1 運(yùn)算放大器的誤差及其補(bǔ)償運(yùn)算放大器的誤差及其補(bǔ)償 2.1.2 2.1.2 失調(diào)及其補(bǔ)償失調(diào)及其補(bǔ)償一、輸入失調(diào)電壓一、輸入失調(diào)電壓二、輸入失調(diào)電流二、輸入失調(diào)電流 2. 信號(hào)放大電路信號(hào)放大電路2.1 2.1 運(yùn)算放大器的誤差及其補(bǔ)償運(yùn)算放大器的誤差及其補(bǔ)償 2.1.2 2.1.2 失調(diào)及其補(bǔ)償失調(diào)及其補(bǔ)償三、實(shí)測(cè)三、實(shí)測(cè)U1u0su0sU2 2. 信號(hào)放大電路信號(hào)放大電路2.1 2.1 運(yùn)算放大器的誤差及其補(bǔ)償運(yùn)

5、算放大器的誤差及其補(bǔ)償 2.1.2 2.1.2 失調(diào)及其補(bǔ)償失調(diào)及其補(bǔ)償四、四、 調(diào)整調(diào)整1、 外部調(diào)整法外部調(diào)整法I1I2I4 2. 信號(hào)放大電路信號(hào)放大電路2.1 2.1 運(yùn)算放大器的誤差及其補(bǔ)償運(yùn)算放大器的誤差及其補(bǔ)償 2.1.2 2.1.2 失調(diào)及其補(bǔ)償失調(diào)及其補(bǔ)償四、四、 調(diào)整調(diào)整1、 外部調(diào)整法外部調(diào)整法 2. 信號(hào)放大電路信號(hào)放大電路2.1 2.1 運(yùn)算放大器的誤差及其補(bǔ)償運(yùn)算放大器的誤差及其補(bǔ)償 2.1.2 2.1.2 失調(diào)及其補(bǔ)償失調(diào)及其補(bǔ)償四、四、 調(diào)整調(diào)整2、內(nèi)部調(diào)整法、內(nèi)部調(diào)整法 2. 信號(hào)放大電路信號(hào)放大電路2.1 2.1 運(yùn)算放大器的誤差及其補(bǔ)償運(yùn)算放大器的誤差及其

6、補(bǔ)償 2.1.3 2.1.3 轉(zhuǎn)換速率和最大不失真頻率轉(zhuǎn)換速率和最大不失真頻率1、轉(zhuǎn)換速率、轉(zhuǎn)換速率2、最大不失真頻率、最大不失真頻率式中式中 k k 玻耳茲曼常數(shù)，玻耳茲曼常數(shù)，k k =1.38=1.381010-23-23J/KJ/K； T T 導(dǎo)體的絕對(duì)溫度（導(dǎo)體的絕對(duì)溫度（K K）；）； B B 測(cè)量系統(tǒng)的噪聲帶寬測(cè)量系統(tǒng)的噪聲帶寬(Hz)(Hz)； R R 導(dǎo)體阻抗的實(shí)部導(dǎo)體阻抗的實(shí)部()()。 kTRBtU4)(t噪聲噪聲就是干擾有用信號(hào)的某種不希望的擾動(dòng)。通常，噪聲就是干擾有用信號(hào)的某種不希望的擾動(dòng)。通常，把外部來(lái)的稱為干擾，把內(nèi)部產(chǎn)生的稱為噪聲。把外部來(lái)的稱為干擾，把內(nèi)部產(chǎn)生

7、的稱為噪聲。2.2.1 噪聲的種類與性質(zhì)噪聲的種類與性質(zhì)一、熱噪聲一、熱噪聲由導(dǎo)體中的電荷載流子的熱激振動(dòng)引起的噪聲由導(dǎo)體中的電荷載流子的熱激振動(dòng)引起的噪聲 2. 信號(hào)放大電路信號(hào)放大電路2.2 2.2 噪聲的基礎(chǔ)知識(shí)噪聲的基礎(chǔ)知識(shí)2022-6-10 2. 信號(hào)放大電路信號(hào)放大電路 2.2 2.2 噪聲的基礎(chǔ)知識(shí)噪聲的基礎(chǔ)知識(shí) 二、低頻噪聲二、低頻噪聲與晶體管表面的狀態(tài)以及與晶體管表面的狀態(tài)以及PN結(jié)的漏電流有關(guān)的噪聲結(jié)的漏電流有關(guān)的噪聲式中式中 k1 與材料有關(guān)的常量，其量綱與與材料有關(guān)的常量，其量綱與a、b有關(guān)；有關(guān)； I I 工作電流工作電流( (A) )； a、b 由實(shí)驗(yàn)確定的常數(shù)，對(duì)

8、各種半導(dǎo)體，由實(shí)驗(yàn)確定的常數(shù)，對(duì)各種半導(dǎo)體，b=0.81.5，a通常為通常為1 1； f 工作頻率工作頻率( (Hz) )。 baffIktU12)(三、散彈噪聲三、散彈噪聲 流過(guò)二極管、三極管位壘層的流過(guò)二極管、三極管位壘層的 載流子不是連續(xù)的，而是脈沖載流子不是連續(xù)的，而是脈沖 性質(zhì)的。性質(zhì)的。電流的方均值或方均電流的方均值或方均 根值不為零：根值不為零： 式中式中 q 電子電荷，為電子電荷，為1.5910-19C； IDC 直流電流直流電流(A)； B 測(cè)量系統(tǒng)的噪聲帶寬測(cè)量系統(tǒng)的噪聲帶寬 (Hz)。BqIIDCsh2 2. 信號(hào)放大電路信號(hào)放大電路 2.2 2.2 噪聲的基礎(chǔ)知識(shí)噪聲的

9、基礎(chǔ)知識(shí) 2. 信號(hào)放大電路信號(hào)放大電路 2.2 2.2 噪聲的基礎(chǔ)知識(shí)噪聲的基礎(chǔ)知識(shí)2.2.2 2.2.2 處理放大器噪聲的方法處理放大器噪聲的方法一、等效輸入噪聲一、等效輸入噪聲 2. 信號(hào)放大電路信號(hào)放大電路 2.2 2.2 噪聲的基礎(chǔ)知識(shí)噪聲的基礎(chǔ)知識(shí)2.2.2 2.2.2 處理放大器噪聲的方法處理放大器噪聲的方法一、等效輸入噪聲一、等效輸入噪聲 2. 信號(hào)放大電路信號(hào)放大電路 2.2 2.2 噪聲的基礎(chǔ)知識(shí)噪聲的基礎(chǔ)知識(shí)2.2.2 2.2.2 處理放大器噪聲的方法處理放大器噪聲的方法二、噪聲系數(shù)二、噪聲系數(shù)三、最小噪聲系數(shù)和最佳源電阻三、最小噪聲系數(shù)和最佳源電阻 2. 信號(hào)放大電路信

10、號(hào)放大電路 2.2 2.2 噪聲的基礎(chǔ)知識(shí)噪聲的基礎(chǔ)知識(shí)2.2.2 2.2.2 處理放大器噪聲的方法處理放大器噪聲的方法 2. 信號(hào)放大電路信號(hào)放大電路 2.3 2.3 典型測(cè)量放大電路典型測(cè)量放大電路2.3.2 2.3.2 反相放大電路反相放大電路 2. 信號(hào)放大電路信號(hào)放大電路 2.3 2.3 典型測(cè)量放大電路典型測(cè)量放大電路2.3.2 2.3.2 反相放大電路反相放大電路I5I1I2I4ua 2. 信號(hào)放大電路信號(hào)放大電路 2.3 2.3 典型測(cè)量放大電路典型測(cè)量放大電路2.3.2 2.3.2 反相放大電路反相放大電路 2. 信號(hào)放大電路信號(hào)放大電路 2.3 2.3 典型測(cè)量放大電路典型

11、測(cè)量放大電路2.3.3 2.3.3 同相放大電路同相放大電路I2I1ui 2. 信號(hào)放大電路信號(hào)放大電路 2.3 2.3 典型測(cè)量放大電路典型測(cè)量放大電路2.3.3 2.3.3 同相放大電路同相放大電路選用比選用比較大的較大的阻值阻值若若R2R3和和R4: 2. 信號(hào)放大電路信號(hào)放大電路 2.3 2.3 典型測(cè)量放大電路典型測(cè)量放大電路2.3.3 2.3.3 同相放大電路同相放大電路uo+-+Nui1R1R2R4ui2R3ui1作用時(shí)電路的輸出uo1 i112o1uRRuui2作用時(shí)電路的輸出uo2 i243412o21uRRRRRui243412i112o2o1o1uRRRRRuRRuuu線

12、性疊加原理線性疊加原理 2. 信號(hào)放大電路信號(hào)放大電路 2.3 2.3 典型測(cè)量放大電路典型測(cè)量放大電路2.3.4 2.3.4 基本差動(dòng)放大電路基本差動(dòng)放大電路2022-6-10取R2/R1=R4/R3 )(i1i212ouuRRu具有共模抑制能力。 uo+-+Nui1R1R2R4ui2R3 2. 信號(hào)放大電路信號(hào)放大電路 2.3 2.3 典型測(cè)量放大電路典型測(cè)量放大電路2.3.4 2.3.4 基本差動(dòng)放大電路基本差動(dòng)放大電路注意：這里注意：這里是比值，不是比值，不是并聯(lián)。是并聯(lián)。實(shí)際上不可能完全做到實(shí)際上不可能完全做到R2/R1=R4/R3 i243412i112o2o1o1uRRRRRuR

13、Ruuuiddiccid12121434ic12121434o21uKuKuRRRRRRRRuRRRRRRRRu)()(211i2id2i1iciiuuuuuuidici2idici12121uuuuuu 2. 信號(hào)放大電路信號(hào)放大電路 2.3 2.3 典型測(cè)量放大電路典型測(cè)量放大電路2.3.4 2.3.4 基本差動(dòng)放大電路基本差動(dòng)放大電路1212143412121434cd21RRRRRRRRRRRRRRRRKKCMRR電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但輸入阻抗較低，增益調(diào)節(jié)困難。電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但輸入阻抗較低，增益調(diào)節(jié)困難。 2. 信號(hào)放大電路信號(hào)放大電路 2.3 2.3 典型測(cè)量放大電路典型測(cè)量放大電路2.

14、3.4 2.3.4 基本差動(dòng)放大電路基本差動(dòng)放大電路在許多情況下需要測(cè)量的參數(shù)是差值在許多情況下需要測(cè)量的參數(shù)是差值 形狀誤差、位置誤差、差壓、溫差形狀誤差、位置誤差、差壓、溫差有許多參數(shù)表面上看不是差值，實(shí)際還是差值有許多參數(shù)表面上看不是差值，實(shí)際還是差值在多數(shù)情況下外界干擾主要是共模干擾在多數(shù)情況下外界干擾主要是共模干擾在集成電路制造中，比較容易保證的是參數(shù)的一致性在集成電路制造中，比較容易保證的是參數(shù)的一致性精精 2. 信號(hào)放大電路信號(hào)放大電路 2.3 2.3 典型測(cè)量放大電路典型測(cè)量放大電路2.3.5 2.3.5 高共模抑制比放大電路高共模抑制比放大電路一、反相串聯(lián)高共模抑制比放大電路

15、一、反相串聯(lián)高共模抑制比放大電路二、同相串聯(lián)高共模抑制比放大電路二、同相串聯(lián)高共模抑制比放大電路uoui2ui1R4R3uo1R2R1+-+N2+-+N1特色：特色：1. 1. 同相輸入、高輸入阻抗；同相輸入、高輸入阻抗；2. 2. 對(duì)于對(duì)于N2仍然是差動(dòng)放大電路仍然是差動(dòng)放大電路1 i121o)1 (uRRu4o2i32i1oRuuRuu1 i34122i34o)1 ()1 (uRRRRuRRu基爾霍夫定理基爾霍夫定理I3I4二、二、同相串聯(lián)同相串聯(lián)高共模抑制比放大電路高共模抑制比放大電路id314234ic3142o)21 (21)1 (uRRRRRRuRRRRu3421RRRR取取34d

16、1RRK424313241321121RR RRR RCMRRR RR Ruoui2ui1R4R3uo1R2R1+-+N2+-+N1增益與共模抑制比牽連增益與共模抑制比牽連)()(211i2id2i1iciiuuuuuuidici2idici12121uuuuuu三、三運(yùn)放高共模抑制比放大電路三、三運(yùn)放高共模抑制比放大電路ui1ui2uo1uo2R1R0R2R7RPR8R3R4R6uoR5+-+N1IR-+N2-+N3RP調(diào)整兩臂平衡0i12i11o1 i22i2oRuuRuuRuuIR2i011 i011o)1 (uRRuRRu1 i022i022o)1 (uRRuRRu)(1 (1 i2i

17、0211o2ouuRRRuu0211 i2i1o2od1RRRuuuuK電路特點(diǎn)：電路特點(diǎn)：1. 1. 輸入阻抗高；輸入阻抗高；2.2.增益調(diào)整方便；增益調(diào)整方便；3.3.對(duì)于理想運(yùn)放，共模對(duì)于理想運(yùn)放，共模抑制比趨向無(wú)限大。抑制比趨向無(wú)限大。R7RPR8R3R4R6uoR5-+N3ui1ui2uo1uo2R1R0R2+-+N1IR-+N2三、三運(yùn)放高共模抑制比放大電路三、三運(yùn)放高共模抑制比放大電路n某些傳感器某些傳感器輸出的信號(hào)電壓常在微伏級(jí)，且為直流輸出的信號(hào)電壓常在微伏級(jí)，且為直流緩變信號(hào)，漂移是一個(gè)關(guān)鍵難題。常用措施包括緩變信號(hào)，漂移是一個(gè)關(guān)鍵難題。常用措施包括(1)盡早調(diào)制；盡早調(diào)制

18、；(2)共模抑制；共模抑制；(3)采用采用低漂移信號(hào)放大電低漂移信號(hào)放大電路。路。n許多情況下難以在傳感器內(nèi)直接調(diào)制，減小測(cè)量放許多情況下難以在傳感器內(nèi)直接調(diào)制，減小測(cè)量放大電路的電壓漂移，實(shí)現(xiàn)低漂移信號(hào)放大至關(guān)重要。大電路的電壓漂移，實(shí)現(xiàn)低漂移信號(hào)放大至關(guān)重要。n集成電路中放大器通過(guò)模擬開(kāi)關(guān)切換輪換工作，半集成電路中放大器通過(guò)模擬開(kāi)關(guān)切換輪換工作，半個(gè)周期測(cè)量、保存失調(diào)電壓，另半個(gè)周期放大輸出，個(gè)周期測(cè)量、保存失調(diào)電壓，另半個(gè)周期放大輸出，對(duì)失調(diào)電壓進(jìn)行校正，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)零。對(duì)失調(diào)電壓進(jìn)行校正，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)零。 精精 2. 信號(hào)放大電路信號(hào)放大電路 2.3 2.3 典型測(cè)量放大電路典型測(cè)量放大電

19、路2.3.6 2.3.6 低漂移放大電路低漂移放大電路一、自動(dòng)調(diào)零放大電路一、自動(dòng)調(diào)零放大電路Uo-+N3K1C1Sa2R2Sb2Sa1-+N1K2-+N2UiSb1R1-+N4時(shí)鐘時(shí)鐘-+N3UoK1C1Sa2R2Sb2Sa1-+N1K2-+N2UiSb1R1-+N4高低一、自動(dòng)調(diào)零放大電路一、自動(dòng)調(diào)零放大電路b)誤差保持K2C1UC1Uo1R1R2K1-+N1-+N2U0s1U0s21o10 22()CsUUUK o10 111()sCUUUK 120s120s20s210s10s11211CK K UK UUUUUK KK一、自動(dòng)調(diào)零放大電路一、自動(dòng)調(diào)零放大電路Uo-+N3K1C1Sa2

20、R2Sb2Sa1-+N1K2-+N2UiSb1R1-+N4時(shí)鐘高低一、自動(dòng)調(diào)零放大電路一、自動(dòng)調(diào)零放大電路i121111s012ioURRKUKURRUUCc) 調(diào)零放大輸出UoC1UiR1R2K1-+N1U0s1一、自動(dòng)調(diào)零放大電路一、自動(dòng)調(diào)零放大電路二、低漂移集成運(yùn)算放大器二、低漂移集成運(yùn)算放大器1、輪換自動(dòng)校零集成運(yùn)算放大器、輪換自動(dòng)校零集成運(yùn)算放大器二、低漂移集成運(yùn)算放大器二、低漂移集成運(yùn)算放大器2、斬波穩(wěn)零集成運(yùn)算放大器、斬波穩(wěn)零集成運(yùn)算放大器oUK1K二、低漂移集成運(yùn)算放大器二、低漂移集成運(yùn)算放大器2、斬波穩(wěn)零集成運(yùn)算放大器、斬波穩(wěn)零集成運(yùn)算放大器2.3.7 高輸入阻抗放大電路高輸

21、入阻抗放大電路問(wèn)題提出：電路的接入不應(yīng)該影響原系統(tǒng)工作狀態(tài)問(wèn)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，有些傳感器（如電容式、壓電式）的輸出阻抗很高，可達(dá)可達(dá)10108 8以上，這就要求其測(cè)量放大電路具有很高以上，這就要求其測(cè)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鞯妮斎胱杩?，不至于因?yàn)榉糯箅娐返慕尤胧箓鞲衅鬏敵鲂盘?hào)大幅度下降。開(kāi)環(huán)集成運(yùn)算放大器的輸入輸出信號(hào)大幅度下降。開(kāi)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。阻抗遠(yuǎn)低于同相運(yùn)算放

22、大電路。 R2ui+-+ NR1R3精精 2. 信號(hào)放大電路信號(hào)放大電路 2.3 2.3 典型測(cè)量放大電路典型測(cè)量放大電路一、高輸入阻抗集成運(yùn)算放大器一、高輸入阻抗集成運(yùn)算放大器一、高輸入阻抗集成運(yùn)算放大器一、高輸入阻抗集成運(yùn)算放大器二、自舉式高輸入阻抗放大電路二、自舉式高輸入阻抗放大電路自舉電路自舉電路是利用反饋使輸入電阻的兩端近似為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。輸入阻抗的電路。uoR1R2C2C1R3-+ui2022-6-10二、自舉式高輸入阻抗放大電路二、自舉式高輸入阻抗放大電路uouiR1

23、R2C2C1R3-+2022-6-10輸入電阻為輸入電阻為Ri=ui/i=(R1R2)/(R2-R1)當(dāng)R2=R1時(shí)，Ri， i2 = i1 i13o1uRRuio1312o22uuRRui21122i2o1iuRRRRRuuRui二、自舉式高輸入阻抗放大電路二、自舉式高輸入阻抗放大電路uo1uii1i2R1iuo22R1R3R2-+N1-+R3N22022-6-10 電荷放大電路是一種輸出電壓與輸入電荷成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(cè)量放大電路。例如，壓電式傳感比例關(guān)系的測(cè)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(cè)量（如力、壓器或電容式傳感器可將某些被測(cè)量（

24、如力、壓力等）轉(zhuǎn)換成電荷信號(hào)輸出，再通過(guò)電荷放大力等）轉(zhuǎn)換成電荷信號(hào)輸出，再通過(guò)電荷放大電路輸出放大了的電壓信號(hào)。因此，電荷放大電路輸出放大了的電壓信號(hào)。因此，電荷放大電路亦稱為電荷電路亦稱為電荷- -電壓變換電路。電壓變換電路。靈靈 2. 信號(hào)放大電路信號(hào)放大電路 2.3 2.3 典型測(cè)量放大電路典型測(cè)量放大電路2.3.8 2.3.8 電荷放大電路電荷放大電路QCRRiCiCcRsCs-+Nuob) 實(shí)際等效電路圖實(shí)際等效電路圖QCuo-+Na) 基本原理圖基本原理圖Cs傳感器等效電容，傳感器等效電容， Rs傳感器泄漏電阻，傳感器泄漏電阻，Cc 電纜電容，電纜電容，Ri 運(yùn)算放大器的輸入電阻

25、，運(yùn)算放大器的輸入電阻，Ci 運(yùn)算放大器的輸入電容。運(yùn)算放大器的輸入電容。R 電荷泄放電阻。電荷泄放電阻。 一、基本原理一、基本原理 把把C、R等效到等效到N的輸入端時(shí)，等效電阻的輸入端時(shí)，等效電阻R/(1+K)，等效電容等效電容C= C(1+K)， K足夠大足夠大 一、基本原理一、基本原理)1 (j)1 ()1 ()1(jicsisoCKCCCRKRRQKUwwRCRQUwwj1jo二、電荷放大電路實(shí)例二、電荷放大電路實(shí)例 電流放大電路是一種將微弱電流放大的測(cè)量電流放大電路是一種將微弱電流放大的測(cè)量放大電路。在微弱測(cè)量電路中，某些傳感器放大電路。在微弱測(cè)量電路中，某些傳感器（如光電池，其輸出

26、電流與光強(qiáng)有良好的線性（如光電池，其輸出電流與光強(qiáng)有良好的線性關(guān)系）是電流輸出型，通常都采用電流放大電關(guān)系）是電流輸出型，通常都采用電流放大電路將微弱電流放大以進(jìn)行后續(xù)處理。路將微弱電流放大以進(jìn)行后續(xù)處理。靈靈 2. 信號(hào)放大電路信號(hào)放大電路 2.3 2.3 典型測(cè)量放大電路典型測(cè)量放大電路2.3.9 2.3.9 電流放大電路電流放大電路一、基本原理一、基本原理二、電流放大電路實(shí)例二、電流放大電路實(shí)例IU何謂電橋放大電路？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。和運(yùn)算放大器構(gòu)

27、成的電橋都稱為電橋放大電路。應(yīng)用于何種場(chǎng)合？應(yīng)用于何種場(chǎng)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(guò)電橋轉(zhuǎn)換電路輸出電壓或電流信號(hào)，傳感器等，經(jīng)常通過(guò)電橋轉(zhuǎn)換電路輸出電壓或電流信號(hào)，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(hào)。直接構(gòu)成電橋放大電路，輸出放大了的電壓信號(hào)。 2. 信號(hào)放大電路信號(hào)放大電路 2.3 2.3 典型測(cè)量放大電路典型測(cè)量放大電路2.3.10 2.3.10 電橋放大電路電橋放大電路2022-6-10

28、一、反相輸入電橋放大電路一、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-uabuZZZZZZuab)(313424uZZZZZZRRRu)()()(313424211ouZZZZZZZZRRu)()1 (4231413212o)2(14)1 (12ouRRuZ1=Z2=Z4=R, Z3=R(1+), =R/R 2022-6-10R+RR2R1uo- -+ + +NRRRun二、同相輸入電橋放大電路二、同相輸入電橋放大電路三、差動(dòng)輸入電橋放大電路三、差動(dòng)輸入電橋放大電路- -+ + +NR2=R1uoR1uR (1+)uau

29、bRRR2022-6-10四、線性電橋放大電路四、線性電橋放大電路uoR3R2 =R(1+)R1uuaR1ub- -+ + +N)()()()(1221o121oRRuRRuuRRRuuua)(313RRRuubuRRRRuRRRRRRRu31231231312o)(1 (RRRuu1oua = ub 當(dāng)R3 =R時(shí) 量程較大，但靈敏度較低量程較大，但靈敏度較低 2022-6-10 增益調(diào)整放大電路可以根據(jù)被測(cè)量值自增益調(diào)整放大電路可以根據(jù)被測(cè)量值自動(dòng)調(diào)整增益，以適應(yīng)測(cè)量不同范圍量值需動(dòng)調(diào)整增益，以適應(yīng)測(cè)量不同范圍量值需要，使用靈活，有利于提高測(cè)量精度。要，使用靈活，有利于提高測(cè)量精度。靈靈

30、2. 信號(hào)放大電路信號(hào)放大電路 2.3 2.3 典型測(cè)量放大電路典型測(cè)量放大電路2.3.11 2.3.11 增益調(diào)整放大電路增益調(diào)整放大電路一、手動(dòng)增益調(diào)整放大電路一、手動(dòng)增益調(diào)整放大電路CABD(1)改變反饋電阻的自動(dòng)改變反饋電阻的自動(dòng) 增益調(diào)整電路增益調(diào)整電路 Rx=R3+r V飽和導(dǎo)通，飽和導(dǎo)通，r很小，電路增益最大很小，電路增益最大; ; V截止，截止，r，電路增益最小。，電路增益最小。 2424oi1xRRR RRuuR uoR2R4R1ui控制信號(hào)控制信號(hào)R3- -+ + +NV二、自動(dòng)增益調(diào)整放大電路二、自動(dòng)增益調(diào)整放大電路AB(2)改變輸入回路衰減電阻的自動(dòng)增益調(diào)整電路改變輸入

31、回路衰減電阻的自動(dòng)增益調(diào)整電路二、自動(dòng)增益調(diào)整放大電路二、自動(dòng)增益調(diào)整放大電路三、可編程增益放大電路三、可編程增益放大電路 通過(guò)數(shù)字邏輯電路由確定的程序來(lái)控制放大電路通過(guò)數(shù)字邏輯電路由確定的程序來(lái)控制放大電路增益的電路稱為可編程增益放大電路，亦稱程控增增益的電路稱為可編程增益放大電路，亦稱程控增益放大電路。益放大電路。 可編程增益放大電路除了本身具有可編程增益切可編程增益放大電路除了本身具有可編程增益切換功能外，還可與換功能外，還可與D/AD/A轉(zhuǎn)換器構(gòu)成可編程低通濾波轉(zhuǎn)換器構(gòu)成可編程低通濾波器，與器，與D/AD/A轉(zhuǎn)換器組成減法器電路，與轉(zhuǎn)換器組成減法器電路，與A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器組合實(shí)

32、現(xiàn)量程自動(dòng)切換，等等。組合實(shí)現(xiàn)量程自動(dòng)切換，等等。 可編程增益放大電路的結(jié)構(gòu)形式多種多樣，按所可編程增益放大電路的結(jié)構(gòu)形式多種多樣，按所采用的放大器可分為單運(yùn)放、多運(yùn)放以及測(cè)量放大采用的放大器可分為單運(yùn)放、多運(yùn)放以及測(cè)量放大器可編程增益放大電路和單片集成可編程增益放大器可編程增益放大電路和單片集成可編程增益放大器。按增益變化可分為連續(xù)、斷續(xù)可編程增益放大器。按增益變化可分為連續(xù)、斷續(xù)可編程增益放大電路。電路。增益 A B C D100 1 1 1 150 0 1 1 110 1 0 1 12 1 1 0 11 1 1 1 0UoUi1M110k20.4k10.1kABCDR21MR110k10k-+NR3R4R5R6(1) 通用運(yùn)放可編程增益放大電路通用運(yùn)放可編程增益放大電路(2) 數(shù)字式可編程增益放大電路數(shù)字式可編程增益放大電路什么是隔離放大電路？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(méi)有直接的電路隔