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轰蓁Ⅵ澎斟雌||j 553 基于Ne 2运放实用直流放大器的设计 黎晓贞 (南昌大学电工电子实验中心江西南昌330029) [摘要]论述一种直流放大器的设计方法，采用三运放的仪表放大器放大直流信号，使输出电流大小满足最大电压输出时负载电流的要求。 [关键词]直流放大仪表放大器双T桥式带阻滤波器工频干扰晶体管扩流 中图分类号：TM93文献标识码：A 文章编号：1671--7597(2008)1010028--01 一、系统总体设计 扰源。直流放大电路由三运放组成的仪表放大和后面的滤波电路的放大电 根据要求系统可分为信号源与干扰源产生、输入信号放大、抑制干 路组成。干扰抑制由设计的双T桥式带阻滤波器实现，而输出的电流信号 扰、扩流和稳压电源部分。信号源主要包括直流信号和近似直流的频率 需要放大，采用晶体管电压跟随放大实现。 为O～30Hz的慢变信号。干扰源主要为工频(50Hz)和工频谐波干扰。作二、单元电路的设计 为直流放大器的设计，信号源和干扰源，自己利用设计手段产生。输入 (一)信号源与干扰源的产生 信号放大部分，因为所设计为直流放大器，故需对所产生信号源进行放 由于所测为直流信号，故可由电阻分压电路来实现。干扰源的产生则 大，以符合设计要求。抑制干扰部分，由于测量直流信号时往往不可避 免地会混有工频(50Hz)和工频谐波干扰，所以想得到精确的直流放大信电阻构成文氏电桥。调节R的阻值，使输出信号频率固定为50Hz，信号大 号，必须抑制掉干扰信号。另外因为设计要求在等效负载50Q时输出电压 小由可变电阻器分压得到要求的200mV。 最高达到了IOV，故需要提供至少0．2安培负载电流，一次输出前需接电 流放大电路。 (一)方案确定 I．工频干扰源的产生。由外稳幅文氏电桥振荡器产生，利用Rc串并 联电路和集成运放NE5532反馈电阻成文氏电桥[1]。调节可变电阻VR的阻 值，使输出信号频率固定为50Hz，信号大小则由变电阻器分压得到所要求 的200mY。此方案电路简单，输出可调，成本较低。 2．直流放大的设计。由于所测信号较弱，且信号中含有较大的共模 信号，因此，要求放大电路有高输入电阻和高共模抑制比。利用集成运放 构成仪表放大器，内接负反馈，提高输入阻抗，使放大能力不随输入信号 大小而改变。调整反馈电阻，可任意改变电压增益，与后级滤波电路相匹 图二直流放大电路 配。而且该放大电路差模增益很大，共模增益很低(理论上为零)，而且 差模增益越大，共模增益越小，共模抑制比很高，故为设计所取[2]。 3．干扰抑制电路的设计。利用双T桥式滤波器设计实现。经过多个方 案分析，更有效的设计方法应该是将精确度均匀分布在整个通带或阻带 可变电阻器，R5=24K。C7=C8为两个0．1 内，或者同时分布在两者内，这样就可用较低阶数的系统满足要求，可通 VR2都取lOko的可变电阻器。 过选择具有等波纹特性的逼近函数来达到，双T桥式滤波器的振幅特性就 (二)直流放大电路的实现 具有这种等波纹特性。因此，采用这种带阻滤波器设计，使之在50Hz处将 三运放组成的仪表放大器的实现，其特点是输入阻抗大(负反馈)， 干扰信号吸收，而在通带内的衰减近似相等，此方案可取。 共模抑制比大(差模增益很大，而共模增益很小，理论上为0)，如图 4．电压输出部分的设计。由于输出负载上的最高电压有10伏，电流 为0．2安培，运放无法驱动如此大的电流。所以负载前级必须加上扩流电 路。利用晶体管的发射级电流放大而电压跟随的特点，使用双对管工作， 组晶体管为8050和8550[3]。该电路也能起到拉大电流的作用，使电流大放大差模信号，抑制共模信号。差模放大倍数数值愈大，共模抑制比愈 小满足负载要求，而且体积小，便于使用。 高。当输入信号中含有共模噪声时，也将被抑制。由图可见，将R7，R9， 5．稳压电源的设计。一般的稳压电源已有一套比较成熟的通用方 Rio，R]I，R14，R15都设为20K，R8设为200