运算放大器与仪表放大器

1、 仪表放大器 2 目录 u放大器全家谱 u运算放大器 u仪表放大器 u应用举例 3 放大器的全家谱 晶体管放大器 功能放大器 运算放大器 单极型晶体管、双极型晶体管 仪表放大器、差动放大器、电流检测 放大器、隔离放大器、对数放大器、 压控增益放大器、程控增益放大器 标准运算放大器 全差分运算放大器 4 运算放大器 是一种有着十分广泛用途的电子器件。最早开始应用于1940 年，1960年后，随着集成电路技术的发展，运算放大器逐步集 成化，大大降低了成本，获得了越来越广泛的应用。 运算放大器又称运放，其实就是一个差分输入、多级、直接 耦合、高增益放大电路（通常大于10000倍），用集成电路工艺 生

2、产在一个单芯片集成电路中。一般有两个差分输入端，一个或 两个输出端，两个供电电源端。 5 运算放大器 u应用 信号的运算电路 比例、加、减、对数、指数、积分、 微分等运算。 产生方波、锯齿波等波形。 信号的处理电路 信号的发生电路 有源滤波器、精密整流电路、电 压比较器、采样保持电路。 6 运算放大器典型电路 u加法器 + _ uo R2 Rf i- u+ u- R1 R3 ui1 ui2 ui3 _ + + u-= u+=0 i-=0 ui1/R1+ ui2 /R2+ ui3 /R3 =-uo /Rf uo= -(Rf /R1 ui1 +Rf /R2 ui2+Rf /R3 ui3) 7 运算

3、放大器典型电路 u非倒相比例器 Ri ui R1 R2 u+ u- i- + _ uo + _ i+ _ + + u+= u-= ui i+= i-= 0 uo =(R1 + R2)/R2 ui =(1+ R1/R2) ui (uo-u-)/R1= u-/R2 8 运算放大器典型电路 u电压跟随器 + _ + _ ui uo _ + + 特点: 输入阻抗无穷大； 输出阻抗为零； uo= ui。 应用：在电路中起隔离前后两级电路的作用。 9 仪表放大器 仪表放大器是一种精密差分电压放大器，它源于运算放大 器，且优于运算放大器。仪表放大器把关键元件集成在放大器 内部，其独特的结构使其具有高共模抑制

4、比、高输入阻抗、低 噪声、低线性误差、低失调漂移、增益设置灵活和使用方便等 特点，使其在数据采集、传感器信号放大、高速信号调节、医 疗仪器和高档音响设备等方面倍受青睐。 10 仪表放大器 如图所示，仪表放大器主要 由两级差分放大器电路组成。 其中，运放A1、A2为同向差分 输入方式，同向输入可以大幅 提高电路的输入阻抗，减小电 路对微弱信号的衰减；差分输 入可以使电路只对差模信号放大，而对共模输入信号只起跟随作 用，使得送到后级的差模信号与共模信号的幅值之比（及共模抑 制比CMRR）得到提高。 11 仪表放大器 在以运放A3为核心部件组 成的差分放大电路中，在CMRR 要求不变的情况下，可明显

5、降 低对电阻R3和R4，Rf和R5的精 度匹配要求，从而使仪表放大 器电路比简单的差分放大电路 具有更好的共模抑制能力。 在R1=R2，R3=R4，Rf=R5的条件下，电路的增益为： G=(1+2R1/Rg)Rf/R3。由公式可见，电路增益的调节可以通过 改变Rg阻值实现。 12 仪表放大器特点 u高共模抑制比 共模抑制比是差模增益(Ad)与共模增益(Ac)之比，即： CMRR = 20lg | Ad/ Ac | dB ;仪表放大器的共模抑制比一般在 70100db以上。 u高输入阻抗 仪表放大器的同相和反相输入端的阻抗都很高而且相互十 分平衡，其典型值为1091012 。 13 仪表放大器特

6、点 u低噪声 由于仪表放大器必须能够处理非常低的输入电压，因此仪 表放大器不能把自身的噪声加到信号上，在1kHz条件下，折合 到输入端的输入噪声要求小于10nV/Hz。 u低失调电压和失调电压漂移 仪表放大器的失调漂移也由输入和输出两部分组成，输入 和输出失调电压典型值分别为 100V 和2 mV。 14 仪表放大器特点 u低线性误差 输入失调和比例系数误差能通过外部的调整来修正，但是线 性误差是器件固有缺陷，它不能由外部调整来消除。一个高质量 的仪表放大器典型的线性误差为 0. 01 % 。 u具有“检测”端和“参考”端 仪表放大器的独特之处在于带有“检测”端和“参考”端， 允许远距离检测输

7、出电压而内部电压压降和地线压降的影响可减 至最小。 15 仪表放大器分类 仪表放大器 （增益设置） 固定增益仪表放大器 可设置增益 仪表放大器 软件可编程增益 电阻设置增益 引脚设置增益 仪表放大器 （工作电源） 单电源仪表放大器 双电源仪表放大器 16 AD620 AD620是一种低功耗、高精度仪表放大器，他只需要一个外 接电阻即可设置各种增益（11000）。 AD620与分立元件组成的仪表放大器（三运放结构）相比较 具有体积小、功耗低、精度高等优点。 AD620已在精密数据采集系统（如衡量器和传感器接口） 获得广泛应用。也成为医疗仪器（如心电图和非侵入血压测量 计）的首选器件。 17 AD620 u技术参数 电源电压：15V 电源