第四章 信号的调理和记录2.pptVIP

天津理工大学机械学院 天津理工大学机械学院 5.3 信号放大电路 第五章 信号调理和处理技术 信号放大目的 幅度增加 (1)抗干扰; (2)阻抗匹配 2 分类 放大器 直流放大器 交流放大器 电荷放大器 时间域 频率域 幅度增大 低频保留,高频截止 幅度增大 高频保留,低频截止 电荷增大 1 目的 3.直流放大特点 直流放大是直接放大转换输入信号，输出与输入之间只有倍数上的变化，无形式变化。直流放大电路可以放大直流信号也可以放大交流信号，电路中不含有交流元件C、L，电源为直流。 直流放大电路的抗干扰能力差，这是由于在初级信号中加入的干扰信号也会同信号一起被放大，即使信噪比降低。 4.交流放大特点 交流放大是将输入信号变换成特定的波形形式再进行放大，其目的是提高抗干扰能力。交流放大电路中含有交流元件C、L等，只能放大交流信号。三极管放大电路一般都是交流放大。 交流放大有隔直作用，也具有选频作用，直流信号无法通过，而且有些频段的信号也无法通过，即有滤波特性，这样就起到了抗干扰作用。但当干扰信号与有用信号频率相接近时，就无能为力了。 5.3 信号放大电路 二、 直流放大电路 5.3 信号放大电路 1. 反相放大器 虚断 i－ =i+ ?0 u+=0 虚短 u+ ?u－ ?0 u-=0 ii = (ui －u－) /R1 =ui /R1 if= (u－－uo ) /Rf =－uo /Rf ∵ i-=0 ii ? if ui /R1=－uo /Rf 输出为 其闭环电压增益K＝－Rf /R1 电路特点：输出与输入反相，性能稳定，输入阻抗低。 反馈电阻RF值不能太大，否则会产生较大的噪声及漂移，一般为几十千欧至几百千欧。R1的取值应远大于信号源ui的内阻。 ui u0 ii if - + + 2.同相放大器 5.3 信号放大电路 电路特点：输出与输入同相，性能稳定性稍差，输入阻抗高,输出阻抗很低的特点，广泛用于前置放大级。 同相放大器也是最基本的电路 ， 虚断 i－= i+ ?0 虚短 u+ ? u－ ?ui 其闭环电压增益K为: 输出 ui u0 3.电压跟随器 同相放大器中令Rf=0，R1—无穷 则K=1，uo=ui 利用运放本身具有高输入阻抗、低输出阻抗的特点，且加上深度负反馈使得这一特点更加突出，故常用作隔离级，来隔离前后两级电路，减小前后的影响。 _ + ? + ? ui uo 5.3 信号放大电路 4.差动放大器 根据虚短 u+ ? u－ 可得 _ + ? + ? R2 R1 R1 ui2 uo R2 ui1 电路特点：输出与两输入的差值反相，性能稳定性稍差，输入阻抗低。 闭环增益K： 输入阻抗： 5.3 信号放大电路 5.电压比较器 （1）电压比较器的作用 比较两输入信号大小，并以输出高、低电平来指示。电压波形的整形。因此又称为整形电路。 （2）电压比较器的特点 输入模拟量，输出数字量。实现模拟量与数字量间的转换。 （3）电压比较器工作原理 由uo=Av(u+－u－)可知，只要开环Av很大，则v+、v－间的微小差值，即可使运放输出工作在饱和状态。 因此，v+ v- 时， Vo=Vomax（正饱和值） v+ v- 时， Vo=Vomin （负饱和值） v+ = v- 时， 逻辑状态转换 + + uo ui UR vI vo VR Vomax Vomin 0 5.3 信号放大电路 6.仪器放大器 仪器放大器是用来放大微弱差值信号的高精度放大器。 输入阻抗：为运放的输入阻抗ri 电路特点：该电路综合了反相放大器与同相放大器的优点，输出与两输入的差值反相，性能稳定，增益高（一般的系统，增益高，稳定性差），输入阻抗高。 组成该电路的要点：A1、A2的特性要完全一样。电阻也要对称相等，这也是极难做到的。为此，将该电路作成了集成电路。 ui1 + - A1 R1 -+ A2 RG vo1 uO ui2 -+ A3 R1 R2 R3 R2 R3 iG vo2 5.3 信号放大电路 7、可编程增益放大器 P149 三、 积分运算电路 5.3 信号放大电路 CF - + + || ui u0 四、 电荷放大器 5.3 信号放大电路 5.3 信号放大电路 练习1 - + + 10k u- u+ 1k Vcc u0 VZ 该电路的精度和稳定性都很高，可作为基准电压。K=1， u0=6V 5.3 信号放大电路 练习2 u0 直接用三的公式得 - +