第2章信号放大电路讲述.pptVIP

第二章 信号放大电路（讲授4学时） 一、何谓测量放大电路？对其基本要求是什么？ 1、在测量控制系统中，用来放大传感器输出的微弱电压、电流或电荷信号的放大电路称为测量放大电路，亦称仪用放大电路。 2、对其基本要求： ①输入阻抗应与传感器输出阻抗相匹配； ②一定的放大倍数和稳定的增益； ③低噪声； 第二章 信号放大电路 ④低的输入失调电压和输入失调电流以及低的漂移； ⑤足够的带宽和转换速率； ⑥高共模输入范围和高共模抑制比； ⑦可调的闭环增益； ⑧线性好、精度高； ⑨成本低。 3、测量放大电路的类型 第二章 信号放大电路 4、几个重要术语 开环增益K 闭环增益Kf 差模增益Kd 共模增益Kc 输入失调电压u0s 输入失调电流I0s 零点漂移 共模抑制比CMRR=差模增益Kd/共模增益Kc 第二章 信号放大电路 二、典型放大器的设计 （一）反相放大器 Kf= uo / ui = –R2 / R1 R3= R1 // R2 第二章 信号放大电路 （二）同相放大器 Kf= uo / ui = 1+R2 / R1 R3= R1 // R2 Zi = K zin/(1+ R2 / R1)+R3 →∞ 第二章 信号放大电路 （三）交流放大器 1、交流反相放大电路 Kf= –R2 / R1 R3= R2 C1：隔直电容 C3：旁路电容，防止振荡 C3R3C1R1 交流放大器 2、同相交流放大电路 C1：隔直电容 R3 ：C1的放电回路 R3 必须有 zi =R3 使同相放大器失去高输入阻抗的特点 交流放大器 3、交流电压跟随电路 同相放大电路的特例 为减小失调电流，R3= R2 交流放大器 4、自举式高输入阻抗放大电路 a)同相交流放大电路 自举电路 b)交流电压跟随电路 自举电路 c)自举组合电路 输入电阻为 Ri=(R1R2)/(R2-R1) 当R2=R1时，Ri→∞ i2 = i1 自举电路 ■何谓自举电路? 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。 ■是不是所有情况下都要求放大电路具有高的输入阻抗？ 高输入阻抗电路常应用于传感器的输出阻抗很高的测量放大电路中。如电容式、压电式传感器的测量放大电路。 第二章 信号放大电路 （四）差动放大器 什么是差动放大器？ 差动放大器是把二个输入信号分别输入到运算放大器的同相和反相二个输入端，然后在输出端取出二个信号的差模成分，而尽量抑制二个信号的共模成分。 差动放大器 基本电路 共模与差模输入 差动放大器 第二章 信号放大电路 三、稳零放大电路 三种常用电路： （一）由通用集成运算放大器组成的斩波稳零放大电路（自学） （二）自动调零放大电路 （三）低漂移单片集成运算放大器 第二章 信号放大电路 （二）自动调零放大电路 自动调零放大电路 由图a，当N3输出高电平，Sa1、Sa2导通，电路处于失调调零状态，见图b。可推出： Uc1＝－（Uo1＋U0s2）K2 Uo1＝（－U0s1＋Uc1）K1 → Uc1≈U0s1 电容C1寄存了运算放大器N1的失调电压U0s1。 当N3输出低电平，Sb1、Sb2导通，电路进入信号放大状态，见图c。可推出： Uo≈－(R2/R1)Ui 实现了对失调电压的校正，达到了自动调零的目的。 自动调零放大电路 电路特点： 性能优于由通用集成运放组成的斩波稳零放大电路； 输出电压较稳定； 波动小； 电路成本低（用一块四运放LF347和一块4位模拟开关CD4066即可组成）； 适用于毫伏级的低电平放大。 作业：p55, 2-3 第二章 信号放大电路 （三）低漂移单片集成运算放大器 1、轮换自动校零集成运算放大器（CAZ运算放大器） 什么是CAZ运算放大器？ CAZ运算放大器是轮换自动校零集成运算放大器的简称，它通过模拟开关的切换，使内部两个性能一致的运算放大器交替地工作在信号放大和自动校零两种不同的状态。 CAZ运算放大器 问题：该电路与自动调零放大电路的主要区别何在？ 什么场合下采用较为合适？ 第二章 信号放大电路 2、斩波稳零集成运算放大器（ICL7650) 斩波稳零集成运算放大器 误差检测和寄存阶段：时钟为高电平，Sa1、Sa2闭合，N2两输入端被短接，只有输入失调电压U0s2和共模信号Uc作用并输出，由电容C2寄存，同时反馈到N2的侧向输入端A2，此时Uc2＝Uo2≈(K2U0s2+Kc2Uc)/K2＇。 校零和放大阶段：时钟为