第6章 信号放大技术-2014课堂版

1、HARBIN ENGINEERING UNIVERSITY第第6 6章章 信号放大技术信号放大技术实验安排实验安排第一次实验第一次实验第二次实验第二次实验第三次实验第三次实验411班第六周周五（4月11日）下午16:10至20:10 第八周周二（4月22日）下午13:00至16:20第八周周五（4月25日）下午16:10至20:10412班第七周周六（4月19日）上午8:30至13:30第八周周二（4月22日）下午13:00至16:20第八周周六（4月26日）上午8:30至13:30413班第七周周五（4月18日）下午16:10至20:10第八周周三（4月23日）上午10:00至13:20第九

2、周周一（4月28日）上午10:00至15:00陈赓班 第六周周四（4月10日） 下午14:00至19:00待定待定实验要求实验要求第一次实验第一次实验第二次实验第二次实验第三次实验第三次实验内容1.信号调理电路实验2.传感器特性测试及应用实验3.传感器应用电路设计实验4.检测与转换技术综合应用实验项目1.书书233233页页 10.3.1 10.3.1：实验1、2、3、4；2.书书240240页页 10.3.2 10.3.2：实验1、2、3、4任其一。书书245245页页 10.4.1 10.4.1：实验1、2、3、4任选一个；书书247247页页 10.4.2 10.4.2：实验5 心电信号

3、自动检测电路设计预备预习报告重点：仪器设备使用预习报告重点：设计好实验电路，并仿真通过预习报告重点：实验电路分析要求2人一组；按学号组合2人一组；按学号组合；4月3日上报选题1.实验室设备：3人一组；自由组合；2.4自行设计：2人一组；自由组合；本章目的：本章目的： 掌握有关干扰的一般常识； 掌握差动放大器和仪用放大器的工作原理； 掌握隔离放大器的工作原理。本章重点：本章重点：干扰的一般概念；仪用放大器测量原理及应用本章难点：本章难点：共模干扰抑制比，仪用放大器专用芯片使用6.16.1信号的干扰与噪声信号的干扰与噪声v6.1.1 6.1.1 基本概念基本概念1.1.干扰与噪声干扰与噪声 什么是

4、噪声？什么是噪声？ 什么是信噪比？什么是信噪比？ 有用信号功率有用信号功率P PS S与与噪声功率噪声功率P PN N 之比，或之比，或有用信号有用信号电压电压U US S与与噪声电压噪声电压U UN N 之比。之比。 S/N=10lg(PS/PN)=20lg(US/UN)（dB） 测量中应尽量测量中应尽量提高信噪比，提高信噪比，以减少噪声对测量结以减少噪声对测量结果的影响。果的影响。2. 噪声源及干扰源 (1)机械干扰 机械振动或冲击机械振动或冲击使电子元使电子元件发生震动，改变系统的件发生震动，改变系统的电气参数而造成的影响。电气参数而造成的影响。 处理办法：处理办法：选用专用减振弹簧选用

5、专用减振弹簧- -橡胶橡胶垫脚或吸振橡胶海绵垫垫脚或吸振橡胶海绵垫来来降低系统的谐振频率，吸降低系统的谐振频率，吸收振动的能量，从而减小收振动的能量，从而减小系统的振幅。系统的振幅。 橡胶橡胶 海绵软垫海绵软垫橡胶垫脚及弹簧图 两种减振方法a)用减振弹簧一橡胶垫脚(可移动方式)； b)用橡胶或海绵垫吸收振动能量(永久固定方式)； c)减振等效机械图(2) (2) 湿度及化学干扰湿度及化学干扰 用绝缘漆浸渍过的控制变压器浸漆可防止水分进入线圈内部v湿度增加湿度增加物体表面附着水膜物体表面附着水膜渗渗入入材料内部材料内部降低绝缘强度降低绝缘强度漏电、漏电、击穿和短路击穿和短路v潮湿潮湿 加速加速金

6、属材料腐蚀金属材料腐蚀原电池原电池化学干扰化学干扰v高温潮湿高温潮湿使霉菌生长使霉菌生长引起有机引起有机材料霉烂材料霉烂保护措施：保护措施：浸漆、密封、定期通电加热驱潮等。浸漆、密封、定期通电加热驱潮等。(3) (3) 热干扰热干扰 v 热量、温度波动热量、温度波动、不均匀温度场不均匀温度场对检测装置干扰体对检测装置干扰体现在以下几个方面：现在以下几个方面： 元件参数的变化（温漂）；元件参数的变化（温漂）； 接触热电势干扰；接触热电势干扰； 寿命和耐压等级降低。寿命和耐压等级降低。v 克服热干扰的防护措施：克服热干扰的防护措施： 低温漂元件低温漂元件；软、硬件温度补偿措施软、硬件温度补偿措施；

7、低功耗、低发低功耗、低发热元件热元件；仪器前置输入级远离发热元件仪器前置输入级远离发热元件；加强散热、加强散热、采用热屏蔽等。采用热屏蔽等。(4)(4)固有噪声干扰固有噪声干扰 固有噪声固有噪声：电路中，电子元：电路中，电子元件本身产生的具有件本身产生的具有随机性、随机性、宽频带宽频带的噪声。的噪声。 固有噪声源固有噪声源：电阻热噪声电阻热噪声、半导体散粒噪声半导体散粒噪声和和接触噪声接触噪声等。等。 措施措施：选用：选用低噪声元器件低噪声元器件、减小流过器件的电流减小流过器件的电流、减小减小电路的带宽电路的带宽等。等。（5 5） 电、磁噪声干扰电、磁噪声干扰 电磁干扰源分为两大类：电磁干扰源

8、分为两大类：自然界干扰源自然界干扰源和和人为干人为干扰源扰源。v自然界干扰源：自然界干扰源：地球外层空间的地球外层空间的宇宙射电噪声宇宙射电噪声、太阳耀斑辐射噪声太阳耀斑辐射噪声以及以及大气层的天电噪声大气层的天电噪声。后者。后者的能量频谱的能量频谱30MHz30MHz以下，对检测系统的影响较大。以下，对检测系统的影响较大。v人为干扰源：人为干扰源：有意发射干扰源和无意发射干扰源。有意发射干扰源和无意发射干扰源。 电吹风机干扰电视机的演示 X X光机产生大功率光机产生大功率 高频干扰高频干扰 闪电产生电磁场干扰雷达会产生大功率高频干扰雷达会产生大功率高频干扰 变 电 站 会 产生50Hz的高次

9、 谐波干扰电吹风机干扰电视机的演示 两种途径：两种途径： 通过共用的电源通过共用的电源插插座座；以空间；以空间电磁场电磁场传输的方式由电视传输的方式由电视机的天线接收。机的天线接收。3. 3. 干扰的传导模式干扰的传导模式v 串模干扰串模干扰 是指叠加在被测信号上的是指叠加在被测信号上的噪声电压噪声电压串模干扰串模干扰:特点是干扰大小相等，极性相反。也称为差模干扰、特点是干扰大小相等，极性相反。也称为差模干扰、常模干扰、横模干扰或对称干扰。常模干扰、横模干扰或对称干扰。注意：在一般情况下，差模干扰幅度小、频率低、所造成的干扰较小。v共模干扰共模干扰 是两个信号端是两个信号端相对参相对参考点考点

10、所共有的。被侧所共有的。被侧信号的参考地和检测信号的参考地和检测系统的参考地之间往系统的参考地之间往往存在一定的往存在一定的电位差电位差，这种信号称为共模干这种信号称为共模干扰扰 。共模干扰：特点是干扰大小相等、极性相同。来源：由电网串入、地电位差等形成。 图 共模干扰典型例子注意：此干扰在检测仪表的两个输入端子上同时出现，不直接影响测量结果，但是当信号输入电路参数不对称时，会转化为差模干扰，对测量产生影响。 4. 4. 干扰噪声耦合方式干扰噪声耦合方式电容耦合电容耦合：又称：又称电场耦合电场耦合或或静电耦合静电耦合，由于分布电容的，由于分布电容的存在而产生的一种耦合方式。存在而产生的一种耦合

11、方式。属于场的形式的干属于场的形式的干扰扰图 两平行导线之间的电场耦合a)导线走向示意 b)等效电路1导线1（干扰传输线）； 2导线2（干扰接收电路）； 3噪声源v互感耦合互感耦合：又称磁场耦合。由于内部或外部空间：又称磁场耦合。由于内部或外部空间电磁场感应电磁场感应耦合。耦合。属于场的形式的干扰属于场的形式的干扰导线间分布互感流过导线1电流互感电压11/2MIMI 2V导线1中电流与导线2交链磁通其大小与干扰频率和互感量成正比图 磁场耦合干扰图a)热电偶引线与工频强电流输电线路互感耦合； b)等效电路v公共阻抗耦公共阻抗耦合合：属于路属于路的形式的干扰的形式的干扰 发生在两个电路发生在两个电

12、路的的电流流经一个电流流经一个公共阻抗公共阻抗。负载负载电流电流干扰干扰压降压降正确接线正确接线图 通过泄漏电阻引起的干扰v由泄漏电阻引起的干扰由泄漏电阻引起的干扰属于路的形式的干扰属于路的形式的干扰 6.1.2 6.1.2 干扰与噪声的抑制技术干扰与噪声的抑制技术 噪声传播三要素：干扰源噪声传播三要素：干扰源，干扰传输通道干扰传输通道和和对干扰敏感的接收电路对干扰敏感的接收电路。v消除或抑制干扰源：消除或抑制干扰源：v切断干扰传递途径：切断干扰传递途径：v削弱接收电路对干扰的敏感性：削弱接收电路对干扰的敏感性： 屏蔽的目的是隔断场的耦合，即抑制场的干扰。 屏蔽的种类：静电屏蔽，电磁屏蔽，磁屏

13、蔽。1.静电屏蔽：防止静电耦合干扰。原理：处于静电平衡状态下的导体内部各点为等电势，即导体内部无电力线。静电屏蔽工业实现： 1）用铜或铝等导电性良好的金属为材料制作成封闭的金属容器，并与地线连接，把需要屏蔽的电路置于其中。2）工业现场（特别是自动化程度高的工业现场）采用许多种类的满足静电屏蔽要求的屏蔽电缆如图所示。a)a)铜箔包覆的动力设备用电缆；铜箔包覆的动力设备用电缆； b)b)测控系统用的信号电缆测控系统用的信号电缆图图 工业现场的电缆举例工业现场的电缆举例 图b）的信号电缆外部用铜网包覆，对整个电缆提供静电屏蔽；每对绞扭的信号线用镀铝塑料膜包扎，提供第二层屏蔽。 外层铜网附有一根裸线，

14、用于与仪表机壳一起接地（注意：只准一端接地）；内层铝膜所附的裸线用于与测控电路的地相接。对于三运放结构的仪表放大器，接GUARD引脚。 2.电磁屏蔽：防止高频电磁场的干扰。原理：高频电磁场在屏蔽层（导电良好）金属内部产生电涡流，电涡流产生的磁场抵消干扰磁场。* 电涡流效应 电涡流电涡流效应产生的电流强弱与激励源频率效应产生的电流强弱与激励源频率f f、工件的电导率工件的电导率 、磁导率、磁导率 、线圈距工件的距离、线圈距工件的距离等有关。等有关。 在电涡流效应中，在电涡流效应中，当当信号源频率为信号源频率为高频高频（100kHz左右）左右）时，时，被被测导体产生测导体产生的的电涡流在金电涡流在

15、金属导体的纵深方向并不是属导体的纵深方向并不是均匀分布的，而只集中在均匀分布的，而只集中在金属导体的表面金属导体的表面，这称为，这称为集肤效应集肤效应（也称趋肤效（也称趋肤效应）。应）。 *集肤效应集肤效应集肤效应与激励源频率集肤效应与激励源频率f f、工件的电导率、工件的电导率 、磁导率、磁导率 等有关。等有关。频率频率f f越高，电涡流的渗透的深度就越浅，集肤效应越严重。越高，电涡流的渗透的深度就越浅，集肤效应越严重。 电涡流与集肤效应举例电涡流与集肤效应举例电磁炉的工作原理 高频电流通过励磁线圈，产生交变磁场，在铁质锅底会产生无数的电涡流，使锅底自行发热，烧开锅 内 的 食 物。n磁屏蔽

16、：防止低频磁通干扰。磁场传播过程中，总是选择导磁性能好的材料（坡莫合金）作为自己的路径,据此可以对某些设备进行磁屏蔽。实际利用导磁性物质将磁场“锁”在一定范围。低频磁场一般由马达、发电机、变压器等设备产生。低频磁屏蔽工业实现：1）仪器的铁皮外壳就起到低频磁屏蔽的作用。若进一步将其接地，又同时起静电磁屏蔽作用。2）在干扰严重的地方常使用复合屏蔽电缆，其最外层是低磁导率、低饱和的铁磁材料，内层是高磁导率、高饱和铁磁材料，最里层是铜质电磁屏蔽层，以便一步步地消耗干扰磁场的能量。3）在工业中常用的办法是将屏蔽线穿在铁质蛇皮管或普通铁管内，达到双重屏蔽的目的。6.1.3 6.1.3 接地技术接地技术地：

17、在一个电路或系统中用作地：在一个电路或系统中用作电压参考的点或等位面电压参考的点或等位面接地起源于强电技术，它的本意是接大地，主要着眼于安全。这种地线也称为“保安地线”。它的接地电阻值必须小于规定的数值。图是电气设备接大地的示意图。图 单相三线交流配电接地保护原理图1.”1.”地地”的种类的种类v信号地：信号地： 指指信号的大小及极性的参考电位信号的大小及极性的参考电位。v系统地：系统地： 指系统中指系统中电流的公共回路电流的公共回路和和电压电压0 0位参考点位参考点。v机壳地：机壳地： 是指是指机壳的电位值机壳的电位值。v大地：是指地球，也是大地：是指地球，也是绝对零位电位点绝对零位电位点。

18、对于对于仪器、通讯、计算机仪器、通讯、计算机等电子技术来说，等电子技术来说，“地地”多是多是指指电信号的基准电位电信号的基准电位，也称为，也称为“公共参考端公共参考端”。信号地线又可分为以下几种：信号地线又可分为以下几种： 模拟信号地线：模拟信号地线：是模拟信号的是模拟信号的零信号电位零信号电位公共线公共线。因为模拟信号电压多数情况下均较。因为模拟信号电压多数情况下均较弱，易受干扰，易形成级间不希望的反馈，弱，易受干扰，易形成级间不希望的反馈，所以所以模拟信号地线的横截面积应尽量大些模拟信号地线的横截面积应尽量大些。 数字信号地线：数字信号地线：是数字信号的是数字信号的零电平公共零电平公共线线

19、。由于数字信号处于。由于数字信号处于脉冲工作状态脉冲工作状态，动态动态脉冲电流脉冲电流在接地阻抗上产生的压降往往成为在接地阻抗上产生的压降往往成为微弱模拟信号的干扰源，为了避免数字信号微弱模拟信号的干扰源，为了避免数字信号对模拟信号的干扰，对模拟信号的干扰，两者的地线应分别设置两者的地线应分别设置为宜为宜。图 数字电路对模拟电路的干扰a)错误的接法； b)正确的接法（模、数地线分开设置）2.2.接地方式接地方式 a) 单点串联接地几种典型信号电路接地：缺点：每个电路输出信号都是相对于不同参考点的电压，干扰源很显著。使用注意：l只要电路的供电电流不同，就不应使用这种接地方法。l在任何情况下，较敏

20、感的电路都应靠近公共参考点放置。 b) 单点并联接地c) 多点并联接地缺点：复杂的物理布局。优点：无干扰问题。使用范围：是低频接地的优选方法。优点：较低的接地阻抗。使用范围：对于高频电路(10MHz) 必须使用多点接地d d）混合接地）混合接地3.3.双绞线传输双绞线传输 一种：一根用做作屏蔽，另一根用做信号传输线； 另一种：采用金属网状编织的屏蔽线，金属网做屏蔽层，芯线用于传输信号。 一般的原则是：抑制静电感应采用金属网屏蔽线，抑制电磁感应干扰应采用双绞线。 双绞线对外部干扰的抑制：外部干扰信号对扭绞双线回路的干扰干扰信号源干扰电流外部干扰信号对未扭绞双线回路的干扰干扰电流干扰信号源信号调理

21、电路信号调理电路 能完成被测信号的变换、放大、调解，除噪等使之达到某种水准的电路或设备统称为 不一定是具体电路，可是专用测量模块，也可是一台检测仪器。 在工程上，可自行设计电路，也可直接选用专用信号调理装置。传感器及被测传感器及被测信号信号信号调理电路信号调理电路名称名称作用作用应变传感器应变传感器静、动态应变仪静、动态应变仪提供电桥电源，放大、相敏提供电桥电源，放大、相敏检波滤波检波滤波压电传感器压电传感器电荷、电压放大电荷、电压放大器器阻抗变换、电压放大、滤波阻抗变换、电压放大、滤波电容、电感电容、电感载波放大器载波放大器提供电桥电源、放大提供电桥电源、放大热电势热电势直流放大器直流放大器

22、电压、功率放大电压、功率放大压阻传感器压阻传感器直流放大器直流放大器提供电桥电源、放大提供电桥电源、放大光电信号光电信号光电放大器光电放大器放大、整形、输出脉冲放大、整形、输出脉冲通断信号通断信号波形变换器波形变换器波形变换、输出脉冲波形变换、输出脉冲噪声与干扰噪声与干扰带通或滤波器带通或滤波器滤波滤波高压信号高压信号衰减器衰减器降压降压6.2 仪用放大器和隔离放大器仪用放大器和隔离放大器v6.2.1 6.2.1 运算放大器应用基础运算放大器应用基础v1.1.集成运算放大器集成运算放大器 集成运算放大器是一种高电压增益、高输入电阻集成运算放大器是一种高电压增益、高输入电阻和低输出电阻的多级直接

23、耦合放大电路，一般由和低输出电阻的多级直接耦合放大电路，一般由四部分组成。四部分组成。左图所示为左图所示为A741A741集成运算放大器的芯片实物外形图集成运算放大器的芯片实物外形图 从实物外形图上可看出，从实物外形图上可看出，A741A741集成运放有集成运放有8 8个个管脚，管脚的排列图、电路图符号如下：管脚，管脚的排列图、电路图符号如下：12876543空脚空脚正电正电源端源端输出输出端端调零调零端端调零端调零端 反相反相输入输入端端同相输同相输入端入端负电负电源端源端集成运放的电路图符号集成运放的电路图符号U0U+U-同相输入同相输入反相输入反相输入+12V输出输出6513724-12

24、V调零电位器调零电位器外部接线外部接线图图（1 1）理想运算放大器的三个基本特性：理想运算放大器的三个基本特性： 输入的偏置电流为零；输入的偏置电流为零； 开环差动电压增益为无穷大；开环差动电压增益为无穷大； 差动输入阻抗为无穷大。差动输入阻抗为无穷大。（2 2）理想运算放大器电路的两条设计定则：理想运算放大器电路的两条设计定则： 理想运算放大器两个输入端之间的电压为零理想运算放大器两个输入端之间的电压为零( (等电位点等电位点) )； “虚短虚短” 理想运算放大器两个输入端都没有电流流入或流出。理想运算放大器两个输入端都没有电流流入或流出。“虚断虚断”（3）技术指标）技术指标开环增益：开环增

25、益：在标准的电源电压和规定的负载电阻条件下，放在标准的电源电压和规定的负载电阻条件下，放大器开环时输出电压与输入电压之比大器开环时输出电压与输入电压之比 。输入失调电压输入失调电压 ：输入电压为零时，为使集成运放的输出电压输入电压为零时，为使集成运放的输出电压为零，而施加在输入端的补偿电压叫输入失调电压为零，而施加在输入端的补偿电压叫输入失调电压 。输入偏置电流：当输入偏置电流：当输出电压为零时，流入放大器两个输入端输出电压为零时，流入放大器两个输入端的电流平均值即为输入偏置电流的电流平均值即为输入偏置电流 输入失调电流：是指在上述情况下二个输入端电流的差值输入失调电流：是指在上述情况下二个输

26、入端电流的差值 。温度漂移：温度漂移：放大器的温漂主要由输入失调电压和输入失调电放大器的温漂主要由输入失调电压和输入失调电流引起，输入失调电压温漂是对集成运放电压漂移特性的度流引起，输入失调电压温漂是对集成运放电压漂移特性的度量输入失调电流温漂是对放大器电流漂移的度量。量输入失调电流温漂是对放大器电流漂移的度量。 v 最大差模输入电压：最大差模输入电压：放大器的反相和同相输入端所能放大器的反相和同相输入端所能承受的最大电压值。承受的最大电压值。v 最大共模输入电压：最大共模输入电压：超过值，将导致运放共模抑制比超过值，将导致运放共模抑制比显著下降。显著下降。v 差模输入电阻：差模输入电阻：运放

27、开环时，两个输入端差模电压的运放开环时，两个输入端差模电压的变化量与由它所引起的电流变化量之比，称为差模输入电变化量与由它所引起的电流变化量之比，称为差模输入电阻，其值一般在几十千欧到几十兆欧左右。阻，其值一般在几十千欧到几十兆欧左右。v 开环输出电阻。开环输出电阻。运放开环时，其输出级输出电阻，表运放开环时，其输出级输出电阻，表示运放的负载驱动能力。示运放的负载驱动能力。v 全功率带宽。全功率带宽。在正弦电压作用下，如运放接成单位增在正弦电压作用下，如运放接成单位增益，且处于全功率输出状态，这是继续增加正弦电压频率，益，且处于全功率输出状态，这是继续增加正弦电压频率，当输出信号失真到规定值时

28、对应的正弦频率为全功率带度，当输出信号失真到规定值时对应的正弦频率为全功率带度，用表示。用表示。2. 常用运算放大器常用运算放大器v 反向放大器反向放大器 v 同向放大器同向放大器 ViVoR1RfRpViVoR1RfRpV+V-V-V+1fOfiRVAVR 11fOfiRVAVR v 电流电流- -电压变换器电压变换器v 加法器加法器 IofRVopROofVI R1212()ffoRRVVVRR v 差动放大器差动放大器 输入信号输入信号 差模信号：大小相等、极性差模信号：大小相等、极性相反相反 增益：增益： 共模信号：大小相等、极性共模信号：大小相等、极性相同相同 增益：增益： 共模抑制

29、比：共模抑制比：差动放大器对差模信号的放大倍数与对共模差动放大器对差模信号的放大倍数与对共模信号的放大倍数之比信号的放大倍数之比 20loguducACMMRA12()/2icucocicuuuAuu12idudodiduuuAuu20loguducACMMRAv差模放大倍数差模放大倍数v共模放大倍数共模放大倍数211foudRUAUUR11fffoucgRRRUAURR 3. 电桥放大器电桥放大器许多传感器都通过电桥的连接方式，将被测非电量转换为电压或电流信号输出，并用放大器进一步放大。 电桥电源接地式 6.2.2 仪用放大器仪用放大器 对微弱信号及具有较大共膜干扰的场合，可采用测量放大器（

30、或称为仪用放大器、数据放大器）进行放大。1. 仪用放大器基本结构仪用放大器基本结构放大器由二级串联。前级：放大器由二级串联。前级：两个同向放大器，两个同向放大器，对称结构，输入信号对称结构，输入信号加在此处，具有高抑制共模干扰的能力和高输入阻抗。加在此处，具有高抑制共模干扰的能力和高输入阻抗。后级：后级：差动差动放大器，放大器，切断共模干扰的传输，将双端输入方式变换成单端输出方切断共模干扰的传输，将双端输入方式变换成单端输出方式，以适应对地负载的需要。式，以适应对地负载的需要。 2021-7-27 对差模信号的放大倍数测量放大器的放大倍数可用叠加定理计算：2021-7-27图图 差动放大器对共

31、模信差动放大器对共模信号的抑制原理图号的抑制原理图457RRRVVgo1A 对共模信号的放大倍数思考题：请给出思考题：请给出推导过程推导过程2021-7-27思考：1.外接电阻RG有什么作用：2.对前级两个差动放大器有什么要求？3.如何提高电路的抗共模干扰的能力？2.集成仪用放大器集成仪用放大器AD612和和AD614测量放大器内部电路测量放大器内部电路2021-7-27 高精度薄膜电阻 ：采用激光自动修刻工艺制作，放大器增益精度高，最大误差不超过：1010-6/C。 增益可控：非二进制增益：1、2端之间外接一电阻RG，增益为：Af=1+（80k）/ RG二进制增益：当A1的1端与精密电阻网络

32、2至12端不相连时： RG=， Af=1；当A1的1端与精密电阻网络3端相连时： RG断开， Af=1+（80k）/ （80k）=21 ；当A1的1端与精密电阻网络4端相连时： RG=， Af=1+（80k）/ （26.67k）=4=22 ；电路特点： 结论：只要在(1)端和(3)(12)端之间加一个多路转换开关，用数码去控制开关的通与断，可方便地进行增益控制。1.1.输入端的连接输入端的连接 三三 测量放大器的使用注意事项测量放大器的使用注意事项图 测量放大器输入端的正确连接运放两个输入端都是有偏置电流,这些电流将对分布电容充电，造成输出电压不可控制的漂移或处于饱和. 2021-7-272.

33、2.护卫护卫(guard)(guard)端的连接端的连接图 电缆屏蔽层接地的影响 当测量放大器通过电缆与信号源连接时，电缆的屏蔽层应连接到测量放大器的护卫端。如果电缆的屏蔽层不接护卫端而接地，那么对交流共模干扰Vcm就不能有效地抑制。 分析原因： Vcm Vcm2021-7-273.R 3.R 端、端、S S 端的连接端的连接图 测量放大器的R端和S端S端称为敏感(Sence)端，R端称为参考(Reference)端。一般情况下，R端接电源地，S端接输出端。6.2.3 6.2.3 隔离放大器隔离放大器1隔离放大器的作用l测量放大器只能承受有限的共模电压（通常只能承受有限的共模电压（通常1515

34、伏）伏）。l隔离放大器是一种能在其输入端与输出端之间提供电输入端与输出端之间提供电阻隔离的放大器阻隔离的放大器。隔离放大电路的输入、输出与电源电路之间没有直接的电路连接，即信号在传输过程中没有公共的接地端。2. 应用场合隔离放大电路主要用于便携式测量仪器和某些测控便携式测量仪器和某些测控系统（如生物医学人体测量、自动化试验设备、工系统（如生物医学人体测量、自动化试验设备、工业过程控制系统等）业过程控制系统等）中，能在噪声环境下以高阻抗、高共模抑制能力传送信号。3. 隔离放大器的工作原理 组成及符号输 入放大器R1R1R2RisoCisoR2uo隔离器输 出放大器uducuisoa) 变压器耦合

35、输出浮置电源输 入 调 制放 大 器耦合变压器输 出 解 调放 大 器输入隔离放大器按耦合方式的不同，可以分为变压器(载波调制放大器)耦合、光电耦合等。 变压器耦合器是由变压器和调制解调电路组成，以变压器方式进行耦合。b) 光电耦合浮置电源光耦合器输 入放大器输 出放大器输出输入LEDV 光电耦合器是由发光器件和光敏器件组成，以光-电方式进行耦合。由于电信号的传递是通过光束进行的，所以光电耦合器的输出端对输入端无反馈作用，处于隔离状态。 4. 4. 通用隔离放大电路通用隔离放大电路v AD277 AD277变压器耦合隔离放大器变压器耦合隔离放大器隔离电源振荡器调制器输入屏蔽解调器输出屏蔽268

36、73419515V15V13121016（U）100k100k1M141115（U） -+N1-+N2信号传输通道信号传输通道电源能量传送通道电源能量传送通道外电源外电源15V将直流电压变为高频交流电压将直流电压变为高频交流电压作为调制器的载波信号作为调制器的载波信号解调用基准信号解调用基准信号浮置电源浮置电源 一对光电耦合器构成的隔离电路一对光电耦合器构成的隔离电路关键要保证发光二极管和光电三极管工作在线性区，使得光电耦关键要保证发光二极管和光电三极管工作在线性区，使得光电耦合器的合器的静态工作点选择静态工作点选择极为重要。极为重要。下拉电阻：下拉电阻：确确定定A2静态工静态工作点和发光管作

37、点和发光管的阴极电位。的阴极电位。使A1输出处在发光管线性工作区。确定光敏确定光敏三极管的三极管的工作点。工作点。在光电耦合在光电耦合器和后级电器和后级电路中起隔离路中起隔离作用作用 3650、3652线性光电耦合器 放大器A1,发光管CR1和光电管CR3构成负反馈回路： 光电管CR2和CR3是完全一致的，从CR1接收到的光量相同： 放大器A2与RK（内置电阻1M）构成V/I转换器： 5.5.隔离放大器应用时的注意事项隔离放大器应用时的注意事项 * 消除噪声 调制解调过程会产生噪声，噪声也来自电源和被测对象。* 降低辐射 变压器耦合隔离放大器本身构成一个电磁辐射源。如果周围其它的电路对电磁辐射敏感，就应设法予以屏蔽。* 线性光耦的死区 线性光耦