八大经典检测电路

八大经典检测电路演示文稿第一页，共十五页。同相比例放大Au=1十Ri／R2

R1-+A+-USRSR2UFU0输入阻抗增益ri+=ri(1十AF)ri——运放的开环输入阻抗A——运放的开环增益F——电路的反馈系数例：某放大器ri＝104Ω开环增益为104

，F＝0.1（闭环增益为10），则放大器的闭环输入阻抗为107Ω。第二页，共十五页。反相比例放大Au=–Rf/R1

USS+-U0-+AR1R2Rf限制带宽增益特点：性能稳定，但输入阻抗较低注意：在实际电路中，由于电阻的最大值不能超过10MΩ，R如果要提高反相放大器的输入阻抗，电路的增益要受到限制。第三页，共十五页。电流电压变换放大U0=―Rf·is

U0-+R1R2Rfi1ioAIS增益放大电路的精度取决于Rf的稳定性第四页，共十五页。差动放大U0-+AR1R1R2R2UCUS/2US/2U－U+U1U2++++----

扩大输入共模电压范围增益特点：提高电路共模抑制比，减小温度漂移。第五页，共十五页。自举型高输入阻抗放大器I1R2R1UiA1U0A2RpR1RpR2R2IIiU01-++-A1第六页，共十五页。斩波稳零放大器1.闭环状态斩波稳零放大器

Ф1Ф200T1T1T2T2A1OSC+－+_A2+_UiC1S1S3S2Ф1Ф2①②②①A3_+UoC2②①图中开关S2和电容C1以及S3、C2、A3分别构成两个采样—保持电路。第一个采样—保持电路用来对放大器Al进行动态校零；第二个采样—保持电路用来维持输出电压的连续性。内部时钟CP由振荡器(OSC)提供，若在时钟。0~T1时间内，开关S1、S2、S3，停在①端位置，即S2接通、S1、S3断开，相应电路状态如下图。电路的工作分两个阶段，由时钟控制开关完成。第一阶段为误差检测与寄存第二阶段为动态校零和放大第七页，共十五页。放大器工作状态之一A2+_A1+_UOS1UC1UOS2UO1C1+_UC2UOA3_+C2+_在此时间内电容Cl记存了Al的失调电压Uos1，此段时间是放大器误差检测和寄存阶段。由于此时A3与A1之间被切断(S3断开)，所以A3的输出电压UO为U0=Uc2

C2上记有的电压Uc2，是前一时刻放大器A1的输出电压。在时钟T1～T2时间内，开关S1、S2、S3停留在②端位置上，即S1、S3接通、S2断开，相应的电路状态如图放大器工作状态之二A1+_A3_+Ui－+－+++__Uos1Uc1Uc2Uo1C1C2U0第八页，共十五页。这时，Al同相端与输入信号Ui接通，由于A1的反相端还保存着前一时刻的失调电压Uc1＝Uos1，所以这时A1的输出电压Uol为上式表明，A1的输出电压不受放大器失调电压的影响，只与输入信号电压有关。因此，此段工作时间称为“动态校零和放大输入信号”的工作阶段。这时总输出电压Uo为当时钟控制开关再回到①端位置时，Uc2保持不变，放大器A3(接成跟随器工作)继续以A1vUi的幅值向外输出，保证了输出电压的连续性。开关的反复通断，Al的漂移不断被校正，这就是动态校零的工作原理。开关S1、S2、S3一般用MOSFET完成。第九页，共十五页。2.开环状态斩波稳零放大器(失调误差逐级存储放大器)开环状态斩波稳零放大器原理图+_A2+_A1UiUosUo1UcU01’S1S2CU0当开关S1、S2都接地，即开关处于图示位置时，放大器输入端对地短路，输出失调电压Uoff使电容器C两端充电至Uc=Uoff。Uoff为Uoff=A1dUos

电容C上存储的误差信号为放大器输出失调电压，电容器C又称为记忆电容器。A1d为A1放大器的开环电压增益。当开关S2断开，S1接通输入信号Ui时，放大器输出电压U0为输出到下一级的电压可见，输出失调电压完全抵消。即失调电压被存储在输出回路的串接电容两端，利用此电压自行抵消放大器输出的失调，达到稳零的目的。第十页，共十五页。由于误差采样期间放大器处于开环运用，必须防止放大器被失调电压驱入饱和状态。因此，每级的增益不能太高，一般低于100倍。为获得足够高的总增益，需要多级放大器串接，从而构成逐级采样存储MOS集成运放，如图。UoUi+_A1+_A2+_A3

S1S2S3S4C1C2Cn电路工作的两个阶段由时钟控制MOSFET开关完成。以上分析建立在下一级Ri无穷大、Ci为零的理想条件下。如果不满足条件，则由于输入电阻引起的电流以及由于输入电容引起的电荷再分布，都会使即失调电压不能被完全抵消。此外，时钟控制脉冲经分布电容耦合到MOS管栅极，也将引入失调电压。实验表明，采用斩波稳零后，总失调电压可减小两个数量级，且温度稳定性很好。在实际电路中，采用差动式失调逐级存储斩波稳零放大器，可进一步改善失调和漂移，这种电路常见于大规模MOS模拟集成电路之中，如用作A／D(模／数)转换器或比较器。第十一页，共十五页。仪用放大器测量放大器由两级组成，两个对称的同相放大器构成第一级，第二级为差动放大器——减法器-+A3-+A1-+A2R4R6R7R5R2R1RGV1V2V4V5V3V6V0IG第十二页，共十五页。失调参数的影响

+-A3-+A2+-A1R1⊿V2⊿V1RGR2=R1R4R4R5R5⊿V0⊿V3假设由三运放失调电压VOS及失调电流IOS所引起的误差电压折算到各运放输入端的值分别为ΔV1、ΔV2和ΔV3,误差电压极性如图。假设输入信号为零，则输出误差电压为：若R4=R5

图示极性的ΔV1和ΔV2所引起的输入误差是相互抵消的。若运放A1和A2的参数匹配，则失调误差大为减小。ΔV3折算到放大器输入端的值为2ΔV3/Af1，所以等效失调参数很小，即对运放A3的失调参数要求可降低些。第十三页，共十五页。A1VoR11R1A3R8Vi2R7R6Vi1R9R10A2R2R3R4R5RW氖泡NL222kNL122k氖泡10k10k2k22k22k22k22k2k9k10k图为用于人体心电信号检测的实用三运放电路。为了避免外科手术过程中可能存在的高电压进入放大器造成损坏，图中使用了两个微型的氖灯NL1、NL1，作为电压限幅器。微型的氖灯价廉且具有对称性，当两端的电压低于击穿电压时其电阻接近于无穷大，所以它对电路没有负载影响。一旦两端的电压超过其击穿电压(一般为60V)，则氖灯迅速导通(击穿后，氖灯本身呈负阻特性)，使其两端的电压降低接近于零伏，从而保护了放大器。图中电位器RW用于调整电阻的比例使得电路的共模抑制比最大。调试电路是，在两输入端加载一个1V左右的信号(一般为50Hz)，调整电位器RW使电路的输出最小，即共模电压增益最小，从而共模抑制比最大。如果电路中有需要调整的参数，通常是电阻阻值（有时也需要调整电容值），把要调整的参数分成两部分：固定部分和可调整部分。在一般的要求时，固定部分的取值为该参数总的标称值的90%，可变部分为20%。在要求比较高时，固定部分的取值为该参数总的标称值的99%，可变部分为2%。第十四页，共十五页。隔离放大电路指前级放大器与后级放大器之间没有电的联系，而是利用光或磁来耦合信号。iFiOiFiO()iFiOceiFiOec()硅光敏二极管：传输线性良好和线性范围