第2章-信号放大电路-3

2023/2/32.信号放大电路

运算放大器的误差及其补偿噪声的基础知识隔离放大电路典型测量放大电路2.信号放大电路2.4高输入阻抗放大电路问题提出：电路的接入不应该影响原系统工作状态有些传感器（如电容式、压电式）的输出阻抗很高，可达108Ω以上，这就要求其测量放大电路具有很高的输入阻抗，不至于因为放大电路的接入使传感器输出信号大幅度下降。开环集成运算放大器的输入阻抗通常都很高，但反相运算放大电路等，其输入阻抗远低于同相运算放大电路。R2ui+∞-+NR1R3精2.信号放大电路2.4高输入阻抗放大电路uoui+∞+-NR1R2R3+∞+-NuiuoR1R2b)

跟随电路a)

同相放大电路采用同相输入具有很高输入阻抗2023/2/32.信号放大电路uo+∞+-NuiR1R2R3R4C12.4高输入阻抗放大电路对于交流放大器需要为电容提供放电通道，它使输入阻抗大幅度下降交流放大电路2023/2/3c)自举式高输入阻抗放大电路uoR1R2C2C1R3∞-++ui自举电路是利用反馈使输入电阻的两端近似为等电位，减小向输入回路索取电流，从而提高输入阻抗的电路。2.信号放大电路2.4高输入阻抗放大电路2023/2/3d)交流电压跟随电路uouiR1R2C2C1R3∞-++2.信号放大电路2.4高输入阻抗放大电路2023/2/3e)电流补偿型电路输入电阻为Ri=ui/i=(R1R2)/(R2-R1)当R2=R1时，Ri→∞，i2=i1

uo1uii1i2R1iuo22R1R3R2∞-++N1∞-++R3N22.信号放大电路2.4高输入阻抗放大电路2.信号放大电路2.5电桥放大电路P应变片测量力uuo灵2.信号放大电路2.5电桥放大电路uuousucx线圈测杆工件衔铁2023/2/3何谓电桥放大电路？由传感器电桥和运算放大器组成的放大电路，或由传感器和运算放大器构成的电桥都称为电桥放大电路。应用于何种场合？应用于电参量式传感器，如电感式、电阻应变式、电容式传感器等，经常通过电桥转换电路输出电压或电流信号，并用运算放大器作进一步放大，或由传感器和运算放大器直接构成电桥放大电路，输出放大了的电压信号。

2.5电桥放大电路2.信号放大电路2023/2/3（一）反相输入电桥放大电路Z1Z2Z4Z3R2R1bauou∞-++Na点为虚地，故uo反馈到R1两端的电压定是-uab2.5电桥放大电路2.信号放大电路Z1=Z2=Z4=R,Z3=R(1+δ),δ=ΔR/R

2.信号放大电路R+ΔRR2R1uo∞-++NRRRu2.5电桥放大电路（二）同相输入电桥放大电路2023/2/3（三）差动输入电桥放大电路2.5电桥放大电路R1=R2>>R

ua=ub

2.信号放大电路∞-++NR2=R1uoR1uR(1+δ)uaubRRR2023/2/3（四）线性电桥放大电路2.5电桥放大电路2.信号放大电路uoR3R2

=R(1+δ)R1uuaR1ub∞-++Nua

=ub

当R3=R时量程较大，但灵敏度较低电荷放大电路是一种输出电压与输入电荷成比例关系的测量放大电路。例如，压电式传感器或电容式传感器可将某些被测量（如力、压力等）转换成电荷信号输出，再通过电荷放大电路输出放大了的电压信号。因此，电荷放大电路亦称为电荷-电压变换电路。2.信号放大电路2.6电荷放大电路

灵2.信号放大电路2.6电荷放大电路

QCRRiCiCcRsCs∞-++Nuob)实际等效电路图QCuo∞-++Na)基本原理图Cs—传感器等效电容，Rs—传感器泄漏电阻，Cc

—电缆电容，Ri—运算放大器的输入电阻，Ci

—运算放大器的输入电容。R

—电荷泄放电阻。2.信号放大电路2.6电荷放大电路

把C、R等效到N的输入端时，等效电阻R/(1+K)，等效电容C′=C(1+K)，K足够大

2.信号放大电路2.6电荷放大电路

足够大,相对运算误差频率特性,下限截止频率高频特性由运放器件特性决定

增益调整放大电路可以根据被测量值自动调整增益，以适应测量不同范围量值需要，使用灵活，有利于提高测量精度。(1)改变反馈电阻的自动增益调整电路

Rx=R3+r

V饱和导通，r很小，电路增益最大;

V截止，r→∞，电路增益最小。

2.信号放大电路2.7增益调整放大电路

uoR2R4R1ui控制信号R3∞-++NV灵(2)可编程增益放大电路

根据需要将R3~R6与

R2并联，使增益减小。2.信号放大电路2.7增益可控放大电路

增益A

B

C

D10011115001111010112110111110UoUi1MΩ110kΩ20.4kΩ10.1kΩABCDR21MΩR110kΩ10kΩ∞-++NR3R4R5R6（3）LH0084集成可编程增益差动放大器

2.信号放大电路2.7增益可控放大电路

译码器和开关驱动电路Ui1R6Sa110kΩU1Sa2Sa3Sa4Sb4Sb3Sb2Sb19R46kΩR22kΩR14kΩR32kΩR56kΩR710kΩR910kΩR1330kΩR1560kΩR1460kΩR810kΩR1230kΩR1010kΩR1110kΩD0D1数字地8×107×46×110Uo131612151114∞+-+N1∞-++N3########U23Ui2∞-++N22.信号放大电路2.7增益可控放大电路

LH0084的数字输入、输出端子连接和放大倍数表数字输入D1D0闭合开关差动级放大倍数（U2-U1）/（U

i2-Ui1）连接端子输出级放大倍数Uo/（U2-U1）总放大倍数Uo/（U

i2-U

i1）00011011Sa1、Sb1Sa2、Sb2Sa3、Sb3Sa4、Sb4125106与10、13与地11251000011011Sa1、Sb1Sa2、Sb2Sa3、Sb3Sa4、Sb4125107与10、12与地448204000011011Sa1、Sb1Sa2、Sb2Sa3、Sb3Sa4、Sb4125108与10、11与地101020501002023/2/3什么是隔离放大电路？隔离放大电路的输入、输出和电源电路之间没有直接的电路耦合，即信号在传输过程中没有公共的接地端。应用于何种场合？隔离放大电路主要用于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。2.8隔离放大电路2.信号放大电路灵、可靠2023/2/3（一）基本原理(1)组成及符号－＋输入放大器R1R1R2RisoCisoR2uo隔离器输出放大器－＋uducuiso2.8隔离放大电路2.信号放大电路2023/2/3（一）基本原理(2)原理框图a)变压器耦合b)光电耦合浮置电源输入调制放大器耦合变压器输出解调放大器输出输入－＋浮置电源光耦合器输入放大器－＋输出放大器输出输入LEDV2.8隔离放大电路2.信号放大电路2023/2/3（二）通用隔离放大电路

(1)AD277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268734195＋15V－15V13121016－U100kΩ100kΩ1MΩ141115＋U∞-++N1∞-++N22.8隔离放大电路2.信号放大电路2023/2/3(2)互补式光电耦合放大电路i1=10V/R2+ui/R1i2=10V/R3+uo