第4章 測量放大器

1、數(shù)據(jù)采集與處理技術第第4章章 測量放大器測量放大器2微型計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)微型計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)傳感器傳感器放大放大器器采采樣樣/保保持持器器傳感器傳感器傳感器傳感器傳感器傳感器A/D轉轉換換器器計計算算機機顯示器顯示器打印機打印機繪圖機繪圖機定時與邏輯控制定時與邏輯控制傳感器傳感器傳感器傳感器接接口口被被測測物物理理量量數(shù)字信號數(shù)字信號開關信號開關信號多路開關多路開關3n4.1 概述概述n4.2 測量放大器的電路原理n4.3 測量放大器的主要技術指標n4.4 測量放大器集成芯片n4.5 測量放大器的使用n4.6 隔離放大器第第4章章 測量放大器測量放大器51.運算放大器運算放大器第一個使用真

2、空管第一個使用真空管設計的放大器在設計的放大器在1930年前后完成，年前后完成，可以執(zhí)行加與減的可以執(zhí)行加與減的工作。工作。60年代晚期，美國年代晚期，美國仙童半導體推出了仙童半導體推出了第一個被廣泛使用第一個被廣泛使用的的集成運放集成運放A709. . A741是仙童公司的第二代產(chǎn)品，性是仙童公司的第二代產(chǎn)品，性能完善，價格低廉，各國競相生產(chǎn)，能完善，價格低廉，各國競相生產(chǎn)，使用廣泛。使用廣泛。741集成運放成了微電子工集成運放成了微電子工業(yè)發(fā)展歷史上一個獨一無二的象征，業(yè)發(fā)展歷史上一個獨一無二的象征，歷經(jīng)了數(shù)十年的演進仍然沒有被取代，歷經(jīng)了數(shù)十年的演進仍然沒有被取代，至今仍在生產(chǎn)和使用。至

3、今仍在生產(chǎn)和使用。 +-運算放大器運算放大器同向輸入同向輸入反向輸入反向輸入輸出輸出6影響運算放大器精度的參數(shù)影響運算放大器精度的參數(shù)u 失調(diào)電壓：失調(diào)電壓：當運放兩輸入為零時，輸出端存在的當運放兩輸入為零時，輸出端存在的 電壓。電壓。u 輸入失調(diào)電壓：輸入失調(diào)電壓：運放輸出端電壓為零時，兩個輸運放輸出端電壓為零時，兩個輸 入端之間所加的補償電壓。入端之間所加的補償電壓。 u 輸入偏置電流：輸入偏置電流：當運放的輸出直流電壓為零時，當運放的輸出直流電壓為零時， 其兩輸入端的偏置電流平均值。其兩輸入端的偏置電流平均值。 u 輸入失調(diào)電流：輸入失調(diào)電流：當運放的輸出直流電壓為零時，當運放的輸出直流

4、電壓為零時， 其兩輸入端偏置電流的差值。其兩輸入端偏置電流的差值。 運算放大器類型運算放大器類型u 通用型：通用型：u 高阻型：高阻型：u 低溫漂型：低溫漂型：u 高速型：高速型：u 低功耗型：低功耗型：u 高壓大功率型：高壓大功率型：價格低廉、產(chǎn)品量大面廣，其性價格低廉、產(chǎn)品量大面廣，其性能指標能適合于一般性使用。能指標能適合于一般性使用。差模輸入阻抗非常高，差模輸入阻抗非常高，輸入偏置電流非常小。輸入偏置電流非常小。 失調(diào)電壓小且不隨失調(diào)電壓小且不隨溫度的變化而變化溫度的變化而變化 具有高的轉換速率和寬的頻率響應。具有高的轉換速率和寬的頻率響應。 測量放測量放大器大器目前有的產(chǎn)品功耗已達目

5、前有的產(chǎn)品功耗已達uW級。級。 不需附加任何電路，即不需附加任何電路，即可輸出高電壓和大電流可輸出高電壓和大電流 89n4.1 概述概述n4.2 測量放大器的電路原理測量放大器的電路原理n4.3 測量放大器的主要技術指標n4.4 測量放大器集成芯片n4.5 測量放大器的使用n4.6 隔離放大器第第4章章 測量放大器測量放大器測量放大器構成測量放大器構成由兩級放大器構由兩級放大器構成：成：1. 兩個同相放大兩個同相放大器器A1、A2輸輸入阻抗高。入阻抗高。2. 普通差動放大普通差動放大器器A3，將雙端，將雙端輸入變?yōu)閷Φ剌斎胱優(yōu)閷Φ氐膯味溯斎?。的單端輸入。Ui1Ui2+-A1 -+A2RGR1R

6、2R3-+A3R4UOU3U4R5R6測量放大器原理電路測量放大器原理電路IGU5高性能差動放大器高性能差動放大器1. 測量放大器的增益測量放大器的增益)()(4321043210UUUUUUUUUUKiiii113RIUUGi224RIUUGiGiiGRUUI21Ui1Ui2+-A1 -+A2RGR1R2R3-+A3R4UOU3U4R5R6測量放大器原理電路測量放大器原理電路IGU51. 測量放大器的增益測量放大器的增益)()(4321043210UUUUUUUUUUKiiiiGGiiRRRRUUUU212143Ui1Ui2+-A1 -+A2RGR1R2R3-+A3R4UOU3U4R5R6測

7、量放大器原理電路測量放大器原理電路IGU53353530RRRUUUU46465URRRU35335646401RRURRRRRUU)()(4321043210UUUUUUUUUUKiiiiUi1Ui2+-A1 -+A2RGR1R2R3-+A3R4UOU3U4R5R6測量放大器原理電路測量放大器原理電路IGU5為提高共模抑制比和降低溫漂影響，為提高共模抑制比和降低溫漂影響，測量放大器采用對稱結構：測量放大器采用對稱結構：R1=R2，R3=R4，R5=R635340)(RRUUU1. 測量放大器的增益測量放大器的增益)()(4321043210UUUUUUUUUUKiiiiUi1Ui2+-A1

8、-+A2RGR1R2R3-+A3R4UOU3U4R5R6測量放大器原理電路測量放大器原理電路IGU5351)21 (RRRRG調(diào)節(jié)外接電阻調(diào)節(jié)外接電阻RG的大小，可以改變測量放大器的增益的大小，可以改變測量放大器的增益1. 測量放大器的增益測量放大器的增益2. 抗共模干擾能力抗共模干擾能力u 對直流共模信號：對直流共模信號： 由于由于Ui1=Ui2，所以，所以IG=0，U3=U4。 當當R3=R4，R5=R6時，時，U0=0。測量放大器對直流共模信號的抑制比為無窮大測量放大器對直流共模信號的抑制比為無窮大共模信號：作用在差分放大器同相、反相輸入端的相同信號共模信號：作用在差分放大器同相、反相輸

9、入端的相同信號 。2. 抗共模干擾能力抗共模干擾能力u 對交流共模信號：對交流共模信號：Ui1Ui2+-A1 -+A2RGR1R2R3-+A3R4UOU3U4R5R6交流共模干擾影響交流共模干擾影響IGU5Ri1Ri2C1C2由于輸入信號的傳輸線存在線阻由于輸入信號的傳輸線存在線阻Ri1、Ri2和分布電容和分布電容C1、C2， Ri1C1、 Ri2C2分別對地構成回路。分別對地構成回路。u 對交流共模信號：對交流共模信號：Ui1Ui2+-A1 -+A2RGR1R2R3-+A3R4UOU3U4R5R6交流共模干擾影響交流共模干擾影響IGU5Ri1Ri2C1C2當當Ri1C1Ri2C2時，交流共模

10、信號在時，交流共模信號在兩運放輸入端產(chǎn)生分壓兩運放輸入端產(chǎn)生分壓Ui1、Ui2，且且Ui1 Ui2，故，故IG 0，產(chǎn)生干擾產(chǎn)生干擾2. 抗共模干擾能力抗共模干擾能力 -+A4R1R2u 對交流共模信號：對交流共模信號：Ri1Ri2對交流共模干擾的抑制：在輸入對交流共模干擾的抑制：在輸入端加接一個端加接一個輸入保護電路輸入保護電路。Ui1Ui2+-A1 -+A2RGR1R2R3-+A3R4UOU3U4R5R6交流共模干擾抑制方法交流共模干擾抑制方法U5C1C22. 抗共模干擾能力抗共模干擾能力輸入信輸入信號的共號的共模分量模分量傳給屏傳給屏蔽體蔽體 -+A4R1R2u 對交流共模信號：對交流共

11、模信號：Ri1Ri2Ui1Ui2+-A1 -+A2RGR1R2R3-+A3R4UOU3U4R5R6交流共模干擾抑制方法交流共模干擾抑制方法U5C1C2當當R1= R2時，由于屏蔽層和信號時，由于屏蔽層和信號線間對交流共模信號是等電位的，線間對交流共模信號是等電位的，故故C1、C2的分壓作用不存在，從而的分壓作用不存在，從而降低共模干擾的影響。降低共模干擾的影響。2. 抗共模干擾能力抗共模干擾能力20與基本差動放大器相比，高性能差動放大器與基本差動放大器相比，高性能差動放大器（測量放大器）有如下優(yōu)點：（測量放大器）有如下優(yōu)點：輸入電阻高（運放輸入電阻高（運放A1和和A2都是同相輸入，輸都是同相輸

12、入，輸入電阻非常高）；入電阻非常高）；增益調(diào)節(jié)方便（僅通過調(diào)節(jié)增益調(diào)節(jié)方便（僅通過調(diào)節(jié)RG一個電阻即可一個電阻即可調(diào)節(jié)增益）；調(diào)節(jié)增益）；低失調(diào)、低漂移（運放低失調(diào)、低漂移（運放A1和和A2配對，輸入失配對，輸入失調(diào)電壓大小和方向相同，相互抵消）。調(diào)電壓大小和方向相同，相互抵消）。 在弱信號、強干擾的環(huán)境中，普通的在弱信號、強干擾的環(huán)境中，普通的“高精度、低漂移高精度、低漂移”的運放（如的運放（如OP07，AD517等），仍然無法代替測量放大器。等），仍然無法代替測量放大器。普通運放的輸入阻抗受反饋電阻影響不可能做得很高，普通運放的輸入阻抗受反饋電阻影響不可能做得很高，因此不適于作為多點檢測的

13、前置放大器（因為信號源因此不適于作為多點檢測的前置放大器（因為信號源內(nèi)阻不同，放大器增益也不同）；內(nèi)阻不同，放大器增益也不同）；普通運放調(diào)節(jié)增益不方便，因為要保證兩輸入端電阻普通運放調(diào)節(jié)增益不方便，因為要保證兩輸入端電阻對稱，必須在改變反饋量（調(diào)節(jié)增益）的同時，也要對稱，必須在改變反饋量（調(diào)節(jié)增益）的同時，也要相應調(diào)節(jié)另一輸入端等效輸入電阻；相應調(diào)節(jié)另一輸入端等效輸入電阻；普通運放抗共模干擾的能力低于測量放大器，尤其是普通運放抗共模干擾的能力低于測量放大器，尤其是對交流共模信號，原因是無法接入對交流共模信號，原因是無法接入“輸入保護輸入保護”電路。電路。 22n4.1 概述概述n4.2 測量放

14、大器的電路原理測量放大器的電路原理n4.3 測量放大器的主要技術指標測量放大器的主要技術指標n4.4 測量放大器集成芯片n4.5 測量放大器的使用n4.6 隔離放大器第第4章章 測量放大器測量放大器1. 非線性度非線性度 非線性度非線性度：放大器實際輸出輸入關系曲線：放大器實際輸出輸入關系曲線與理想直線的偏差。與理想直線的偏差。 非線性度與增益有關，且對數(shù)據(jù)采集精度影非線性度與增益有關，且對數(shù)據(jù)采集精度影響很大響很大。例如：例如：一個測量放大器，當增益為一個測量放大器，當增益為1時，非線性度為時，非線性度為0.025%；當增益為當增益為500時，非線性度有可能達到時，非線性度有可能達到0.1%

15、。如果將其。如果將其用于一個用于一個12位的位的A/D轉換器中，將會嚴重影響轉換器中，將會嚴重影響A/D轉換轉換器的精度，相當于變成了器的精度，相當于變成了10位以下的轉換器。位以下的轉換器。2. 溫漂溫漂溫漂溫漂：測量放大器輸出電壓隨溫度變化而：測量放大器輸出電壓隨溫度變化而 變化的程度。變化的程度。例如：例如：一個溫漂一個溫漂2 V/的測量放大器的測量放大器，當增益為當增益為1000時時，測測量放大器的輸出電壓產(chǎn)生約量放大器的輸出電壓產(chǎn)生約20mV的變化的變化。這個數(shù)字這個數(shù)字相當于相當于12位位A/D轉換器在滿量程為轉換器在滿量程為10V的的8個個LSB值值。通常測量放大器的輸出電壓會隨

16、溫度的變通常測量放大器的輸出電壓會隨溫度的變化而發(fā)生（化而發(fā)生（150） V/變化，這也與測變化，這也與測量放大器的增益有關。量放大器的增益有關。應盡量選擇溫漂小的測量放大器。應盡量選擇溫漂小的測量放大器。 3. 建立時間建立時間建立時間建立時間：指從階躍信號驅動瞬間至測量：指從階躍信號驅動瞬間至測量 放大器輸出電壓達到并保持在放大器輸出電壓達到并保持在 給定誤差范圍內(nèi)所需的時間。給定誤差范圍內(nèi)所需的時間。 tUtU03. 建立時間建立時間建立時間建立時間：指從階躍信號驅動瞬間至測量：指從階躍信號驅動瞬間至測量 放大器輸出電壓達到并保持在放大器輸出電壓達到并保持在 給定誤差范圍內(nèi)所需的時間。給

17、定誤差范圍內(nèi)所需的時間。 測量放大器的建立時間隨其增益的增加而測量放大器的建立時間隨其增益的增加而增加。增加。當增益當增益200時時，為達到誤差范圍為達到誤差范圍0.01%，往往建立往往建立時間達到時間達到50 s 100 s，有時甚至高達有時甚至高達350 s 。 例如：例如：4. 恢復時間恢復時間恢復時間恢復時間：指放大器撤除驅動信號瞬間至放：指放大器撤除驅動信號瞬間至放 大器由飽和狀態(tài)恢復到最終值所大器由飽和狀態(tài)恢復到最終值所 需的時間。需的時間。放大器的建立時間和恢復時間直接影響數(shù)據(jù)采放大器的建立時間和恢復時間直接影響數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的采樣速率。集系統(tǒng)的采樣速率。 5. 電源引起的失調(diào)電源

18、引起的失調(diào)電源引起的失調(diào)電源引起的失調(diào)：電源電壓：電源電壓每變化每變化1%，引引起起 放大器的漂移電壓值。放大器的漂移電壓值。 該指標則是設計系統(tǒng)穩(wěn)壓電源的主要依據(jù)之一。該指標則是設計系統(tǒng)穩(wěn)壓電源的主要依據(jù)之一。共模抑制比共模抑制比：放大器對差模信號的電壓放大倍：放大器對差模信號的電壓放大倍 數(shù)數(shù)Aud與對共模信號的電壓放大與對共模信號的電壓放大 倍數(shù)倍數(shù)Auc之比，稱為共模抑制比之比，稱為共模抑制比 (dB) ucudAACMRRlg206. 共模抑制比共模抑制比 u CMRR越大，此時差分放大電路抑制共模信越大，此時差分放大電路抑制共模信號的能力越強，放大器的性能越好。號的能力越強，放大器

19、的性能越好。u CMRR也是放大器增益的函數(shù)，它隨增益的也是放大器增益的函數(shù)，它隨增益的增加而增大。增加而增大。 6. 共模抑制比共模抑制比 u 電路對稱性電路對稱性：電路的對稱性決定了被放大：電路的對稱性決定了被放大后的信號殘存共模干擾的幅度，電路對稱后的信號殘存共模干擾的幅度，電路對稱性越差，其共模抑制比就越小，抑制共模性越差，其共模抑制比就越小，抑制共模信號（干擾）的能力也就越差。信號（干擾）的能力也就越差。u 放大器本身的線性工作范圍放大器本身的線性工作范圍：測量放大器：測量放大器工作線性范圍不是無限大的，當共模信號工作線性范圍不是無限大的，當共模信號超出了其線性范圍時，即使正常信號也

20、不超出了其線性范圍時，即使正常信號也不能被正常放大，更談不上共模抑制能力。能被正常放大，更談不上共模抑制能力。影響共模抑制比的因素：影響共模抑制比的因素：30n4.1 概述概述n4.2 測量放大器的電路原理測量放大器的電路原理n4.3 測量放大器的主要技術指標測量放大器的主要技術指標n4.4 測量放大器集成芯片測量放大器集成芯片n4.5 測量放大器的使用n4.6 隔離放大器第第4章章 測量放大器測量放大器1. AD521AD521美國模擬器件美國模擬器件(Analog Devices)公司推出。采用公司推出。采用14腳雙列直插式封裝。腳雙列直插式封裝。 1234567891011131214O

21、UTOFF SETVINRG+INSENSEREFRSCOMPOFF SETRSV+RGAD521引腳功引腳功能能1. AD521123456781011121314+IN-INRG10KU-UOUTRS100KU+AD521基本連接方法基本連接方法u 引腳引腳4，6用于調(diào)整放用于調(diào)整放大器零點，將大器零點，將4，6端端接到接到10K電位器的電位器的兩個固定端。電位兩個固定端。電位器滑動端接負電源器滑動端接負電源U-U-（腳（腳5 5）。）。u 引腳引腳10，13用于外接用于外接電阻電阻RS，用于對放，用于對放大倍數(shù)進行微調(diào)。大倍數(shù)進行微調(diào)。當當RS=100k15% 時，可以得到比較時，可以得

22、到比較穩(wěn)定的放大倍數(shù)。穩(wěn)定的放大倍數(shù)。1. AD521123456781011121314+IN-INRG10KU-UOUTRS100KU+AD521基本連接方法基本連接方法u 引腳引腳2，14用于外接用于外接電阻電阻RG，用于調(diào)整放，用于調(diào)整放大倍數(shù)。大倍數(shù)。u 測量放大器的放大倍測量放大器的放大倍數(shù)：數(shù)：GSINOUTRRUUGu 其放大倍數(shù)可在其放大倍數(shù)可在11000的范圍內(nèi)調(diào)整。的范圍內(nèi)調(diào)整。1. AD521123456781011121314+IN-INRG10KU-UOUTRS100KU+AD521基本連接方法基本連接方法技術指標：技術指標：u 共模抑制比共模抑制比100dB 10

23、0dB ( (G=100時時) )；u 輸入阻抗輸入阻抗3 3 10109 9 ；u 增益帶寬大于增益帶寬大于2MHz；u 電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù)11000；u 電源電壓電源電壓(518)V；u 過載能力較強，動態(tài)特過載能力較強，動態(tài)特性好。性好。354.5.1 AD521芯片的使用示例芯片的使用示例 當使用當使用AD521（或任何其他測量放大器）時，要特別注意（或任何其他測量放大器）時，要特別注意為偏置電流提供回路。如果沒有回路，偏置電流就會對雜為偏置電流提供回路。如果沒有回路，偏置電流就會對雜散電容充電，使輸出電壓漂移得不可控制。散電容充電，使輸出電壓漂移得不可控制。a) 與熱電耦直接相

24、連與熱電耦直接相連負載1312711AD521RSRGb) 與變壓器相連與變壓器相連負載1312711AD521RSRG364.5.1 AD521芯片的使用示例芯片的使用示例 當使用當使用AD521（或任何其他測量放大器）時，要特別注意（或任何其他測量放大器）時，要特別注意為偏置電流提供回路。如果沒有回路，偏置電流就會對雜為偏置電流提供回路。如果沒有回路，偏置電流就會對雜散電容充電，使輸出電壓漂移得不可控制。散電容充電，使輸出電壓漂移得不可控制。c) 與交流信號通過電容相連與交流信號通過電容相連負載1312711AD521RSRGCCRAD521輸入端輸入端1或或3直接或通過直接或通過電阻與電

25、源的地電阻與電源的地線構成回路。線構成回路。2. AD522AD522可以在環(huán)境惡劣的工作條件下進行高精度可以在環(huán)境惡劣的工作條件下進行高精度的數(shù)據(jù)采集。采用的數(shù)據(jù)采集。采用14腳雙列直插式封裝。腳雙列直插式封裝。 1234567891011131214OUTOFF SETVINRG+INSENSEREFNCGNDOFF SETDATA GUARDV+RGAD522引腳功能引腳功能2. AD522u 引腳引腳4，6用于調(diào)整放用于調(diào)整放大器零點，將大器零點，將4，6端端接到接到10K電位器的電位器的兩個固定端。電位兩個固定端。電位器滑動端接正電源器滑動端接正電源U+U+（腳（腳8 8）。）。u

26、引腳引腳13用于連接信號用于連接信號傳輸導線的屏蔽網(wǎng)，傳輸導線的屏蔽網(wǎng)，以減少外電場對輸以減少外電場對輸入信號的干擾。入信號的干擾。12341367591112814+IN-INRG10KUOUTU-AD522基本連接方法基本連接方法U+2. AD522u 引腳引腳2，14用于外接用于外接電阻電阻RG，用于調(diào)整放，用于調(diào)整放大倍數(shù)。大倍數(shù)。u 測量放大器的放大倍測量放大器的放大倍數(shù)數(shù): :G5INOUT1021RUUGu 其放大倍數(shù)可在其放大倍數(shù)可在11000的范圍內(nèi)調(diào)整。的范圍內(nèi)調(diào)整。12341367591112814+IN-INRG10KUOUTU-AD522基本連接方法基本連接方法U+2

27、. AD522u 共模抑制比共模抑制比100dB 100dB ( (G=100時時) )；u 輸入阻抗輸入阻抗10109 9 ；u 非線性度低：非線性度低：0.005% ( (G=100時時) )；u 電源電壓電源電壓(58)V；u 低漂移：低漂移：2.0uV/。u 低噪聲：低噪聲：1.5mVp-p ( (0.1100Hz) )。u 使用了自動激光調(diào)整的使用了自動激光調(diào)整的薄膜電阻，因而公差小、薄膜電阻，因而公差小、損耗低、體積小、性能損耗低、體積小、性能可靠?？煽俊?技術指標：技術指標：12341367591112814+IN-INRG10KUOUTU-AD522基本連接方法基本連接方法U+

28、4.5.2 AD522芯片的使用示例芯片的使用示例 12341367591112814+IN-INRG10KUOU-AD522用于測量電橋的電路用于測量電橋的電路U+U+負負載載AD522E1E2信號地信號地測量電橋測量電橋負載地負載地信號回路信號回路負載回路負載回路+ + +10uf 10uf信號地與電源地連信號地與電源地連接，為放大器的偏接，為放大器的偏置電流構成回路。置電流構成回路。參考端參考端11接地，接地，使負載電流流回使負載電流流回電源地。電源地。4.5.2 AD522芯片的使用示例芯片的使用示例 12341367591112814+IN-INRG10KUOU-AD522用于測量電

29、橋的電路用于測量電橋的電路U+U+負負載載AD522E1E2信號地信號地測量電橋測量電橋負載地負載地信號回路信號回路負載回路負載回路+ + +10uf 10uf引腳引腳13為數(shù)據(jù)護衛(wèi)輸出端，為數(shù)據(jù)護衛(wèi)輸出端，可以提供輸入信號的共?？梢蕴峁┹斎胄盘柕墓材７至?，此共模分量傳給屏分量，此共模分量傳給屏蔽電纜的屏蔽體，從而提蔽電纜的屏蔽體，從而提高了交流高了交流CMRR。如果不。如果不用時，此腳應空著。用時，此腳應空著。43n4.1 概述概述n4.2 測量放大器的電路原理測量放大器的電路原理n4.3 測量放大器的主要技術指標測量放大器的主要技術指標n4.4 測量放大器集成芯片測量放大器集成芯片n4.5

30、 測量放大器的使用測量放大器的使用n4.6 隔離放大器隔離放大器第第4章章 測量放大器測量放大器如果輸入數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的信號是微弱的模擬信號，如果輸入數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的信號是微弱的模擬信號，而測試現(xiàn)場的干擾比較大，對信號的傳遞精度要求而測試現(xiàn)場的干擾比較大，對信號的傳遞精度要求又高，這時可以考慮在模擬信號進入系統(tǒng)之前用隔又高，這時可以考慮在模擬信號進入系統(tǒng)之前用隔離放大器進行隔離，以保證系統(tǒng)的可靠性。離放大器進行隔離，以保證系統(tǒng)的可靠性。隔離放大器的特點：隔離放大器的特點：輸入回路與輸出回路之間是電絕緣的。輸入回路與輸出回路之間是電絕緣的。信號傳遞的主要方式：信號傳遞的主要方式：1. 電磁耦合；電磁

31、耦合；2. 光電耦合。光電耦合。45二極管二極管 二極管型二極管型二極管二極管 三極管型三極管型1. 光電耦合隔離放大器光電耦合隔離放大器光敏二極管光敏二極管IoIiIiIo發(fā)發(fā)光光二二極極管管發(fā)光二極管發(fā)光二極管光光敏敏三三極極管管461. 光電耦合隔離放大器光電耦合隔離放大器光電耦合器的特點：光電耦合器的特點：u 耦合器中的發(fā)光和光敏元件都是非線耦合器中的發(fā)光和光敏元件都是非線性器件；性器件；u 非線性器件傳輸模擬信號將會導致信非線性器件傳輸模擬信號將會導致信號失真。號失真?？朔蔷€性失真通常采取的措施克服非線性失真通常采取的措施: :u 給非線性器件施加合適的直流偏置，給非線性器件施加合

32、適的直流偏置，在小范圍內(nèi)線性傳輸信息。在小范圍內(nèi)線性傳輸信息。u 采用負反饋技術。采用負反饋技術。2. 變壓器隔離放大器變壓器隔離放大器輸入端與輸出端之間（包括它們所使用的電源之間）輸入端與輸出端之間（包括它們所使用的電源之間）無直接耦合通路，其信息傳送通過磁路來實現(xiàn)。無直接耦合通路，其信息傳送通過磁路來實現(xiàn)。輸入、輸出側輸入、輸出側間電氣絕緣間電氣絕緣+- -1A調(diào)制器調(diào)制器隔隔 離離電電 源源解調(diào)器解調(diào)器逆變器逆變器+- -2A輸入屏蔽輸入屏蔽輸出屏蔽輸出屏蔽uOuI100kCCV 調(diào)調(diào) 制制解解 調(diào)調(diào)兩側電源獨立兩側電源獨立給輸入側提供能量給輸入側提供能量2. 變壓器隔離放大器變壓器隔離

33、放大器變壓器隔離放大器變壓器隔離放大器AD277原理圖和引腳原理圖和引腳 1A調(diào)制器調(diào)制器隔隔 離離電電 源源解調(diào)器解調(diào)器逆變器逆變器 2A輸入屏蔽輸入屏蔽輸出屏蔽輸出屏蔽 k100 k100 M116151114101213126873495(+15V)(-15V)(+VEE)(-VCC)2. 變壓器隔離放大器變壓器隔離放大器AD277隔離放大器的主要技術指標：隔離放大器的主要技術指標：輸入回路輸出回路u開環(huán)增益：106dB；u失調(diào)電壓：1.5uV；u溫漂系數(shù)：3uV/；u偏置電流：60nA；u差動輸入阻抗：4M ；u共模輸入阻抗：100M 。u隔離電阻： 1012 ；u小信號帶寬：2.5k

34、Hz；u滿功率帶寬：1.5kHz；u供電電源電壓：14V 16V；u供電電源電流：35mA；u工作溫度范圍：-25+85 。習題：習題：設有一測量放大器如圖所示，已知設有一測量放大器如圖所示，已知R1=R2=5k，RG=100k，R3=R4=10k，R5=R6=20k，求：，求：1. 此測量放大器的增益。此測量放大器的增益。2. 什么是測量放大器的共模抑制比什么是測量放大器的共模抑制比CMRR？若？若R4的實際測的實際測量值為量值為10.01 k，R5的實際測量值為的實際測量值為20.02 k，其他電阻以，其他電阻以及運放都假設為理想精度，求此測量放大器的及運放都假設為理想精度，求此測量放大器

35、的CMRR。答答: : (1) 測量放大器的增益為：測量放大器的增益為：2 . 210000200001000005000212135121RRRRUUUKGiiO理想狀態(tài)下，一個差分放大器兩個輸入端分別輸入V+和V-，輸出其中 Aud為差模增益。然而，現(xiàn)實中的差分放大器用下式表示更佳：其中Auc是共模增益，通常情況遠小于差模增益。共模抑制比（共模抑制比（common-mode rejection ratio, CMRR）是模擬電路中一個用于衡量其抑制兩端輸入信號共模部分的一個參數(shù)。1()()2ouducVAVVAVV()oudVAVV52答答: :(2) 放大器的差模電壓增益與共模電壓增益之

36、比放大器的差模電壓增益與共模電壓增益之比稱為共模抑制比，表示為：稱為共模抑制比，表示為：ucudOncmOncmAAUUUUUUCMRRlg20lg20lg20其中，其中，Ucm是共模干擾電壓，是共模干擾電壓，Un是由是由Ucm轉化成的差模干轉化成的差模干擾電壓。擾電壓。UO是輸出電壓，是輸出電壓，Aud是差模信號放大倍率，是差模信號放大倍率，Auc是是共模信號放大倍率。共模信號放大倍率。習題：習題：設有一測量放大器如圖所示，已知設有一測量放大器如圖所示，已知R1=R2=5k，RG=100k，R3=R4=10k，R5=R6=20k，求：，求：2. 什么是測量放大器的共模抑制比什么是測量放大器的共模抑制比CMRR？若？若R4的實際測的實際測量值為量值為10.01 k，R5的實際測量值為的實際測量值為20.02 k，其他電阻以，其他電阻以及運放都假設為理想精度，求此測量放大器的及運放都假設為理想精度，求此測量放大器的CMRR。答答: : 對于該測量放大器，已經(jīng)求得對于該測量放大器，已經(jīng)求得Aud=K=-2.2。下面求。下面求Auc：224RIUUGi113RIUUGi所以：所以： 341212iiGGUUUUI RI R習題：習題：設有一測量放大器如圖所示，已知設有一測量放大器如圖所示，已知R1=R2=5k，RG=100k，R3=R4=10k，R5=R6=