八大经典检测电路

1、,八大经典检测电路,同相比例放大器 反相比例放大器 电流电压变换放大器 差动放大器 自举型高输入阻抗放大器 斩波稳零放大器 仪用放大器 隔离放大电路,同相比例放大,Au=1十RiR2,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 104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107。,反相比例放大,Au=Rf/R1,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10M，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。,电流电压

2、变换放大,U0=Rfis,U0,-,+,R1,R2,Rf,i1,io,A,IS,增益,放大电路的精度取决于Rf的稳定性,差动放大,U0,-,+,A,R1,R1,R2,R2,UC,US/2,US/2,U,U+,U1,U2,+,+,+,+,-,-,-,-,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。,自举型高输入阻抗放大器,I1,R,2R1,Ui,A1,U0,A2,Rp,R1,Rp,R2,R2,I,Ii,U01,-,+,+,-,A1,斩波稳零放大器,1.闭环状态斩波稳零放大器,1,2,0,0,T1,T1,T2,T2,A1,OSC,+,+,_,A2,+,_,Ui,C1,S1

3、,S3,S2,1,2,A3,_,+,Uo,C2,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。0T1时间内，开关S1、S2、S3，停在端位置，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,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U

4、O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T1T2时间内，开关S1、S2、S3停留在端位置上，即S1、S3接通、S2断开，相应的电路状态如图,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Uc1Uos1，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

5、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。,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,+,_,A1,Ui,Uos,Uo1,Uc,U01,S1,S2,C,U0,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

6、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。,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。,Uo,Ui,+,_,A1,+,_,A2,+,_,A3,S1,S2,S3,S4,C1,C2,Cn,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

7、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AD(模数)转换器或比较器。,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,失调参数的影响,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V1、V2和V3,误差电压极性如图。假设输入

8、信号为零，则输出误差电压为：,若R4=R5,图示极性的V1和V2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。V3折算到放大器输入端的值为2V3/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。,A1,Vo,R11,R1,A3,R8,Vi2,R7,R6,Vi1,R9,R10,A2,R2,R3,R4,R5,RW,氖泡,NL2,22k,NL1,22k,氖泡,10k,10k,2k,22k,22k,22k,22k,2k,9k,10k,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

9、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

10、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%。,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。,iF,iO,iF,iO,( ),iF,iO,c,e,iF,iO,e,c,( ),硅光敏二极管：传输线性良好和线性范围宽，传输增益最小；硅光敏三极管：有一定传输增益，但小电流与大电流增益严重不一致，传输线性较差；达林顿型：由于经过两次电流放大，故传输增益最大，但传输线性最差。一般使用硅光敏三极管或达林顿型光电耦合器作模拟信号传输时，应合理地选择工作点，并将其工作范围限制在近似的线性传输区。在要求低失真和宽频带的高性能传输时，宜用光敏二极管型