第八章检测电路 >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
第八章 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 增益 A=1十R/R2 输入阻抗x+=x1(1+AF) —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 U R F 1/A R1+R2 例:某放大器r;=10492开环增益为10,F=0.1(闭环 增益为10),则放大器的闭环输入阻抗为10792
同相比例放大 Au=1十Ri／R2 R1 - + A + - US RS R2 UF U0 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 Au R R R F 1/ 1 2 2 = + = 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
反相比例放大 增益A=R/R1 限制 带宽 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10Ms2, 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
反相比例放大 Au =–Rf/R1 USS + - U0 - + A R1 R2 Rf 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
电流电压变换放大 增益U=-Ris 放大电路的精度 取决于R的稳定性
电流电压变换放大 U0=―Rf ·i s 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 增益 RCU - UERU R R 特点: 提高电路共模抑制比,减小温度漂移。 U/2 R A U U Us/2 R 扩大输入共 模电压范围
差动放大 U0 - + A R1 R1 R2 R2 UC US /2 US /2 U－ U+ U1 U2 + + + + - - - - US R R U U R R U 2 1 2 1 2 1 0 = （ − ）= 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 R 2R1 2R1 R R R 2R R (--)(-2)U1=2U R R RI 0. U-20.R-R A R R RR RR R 1.R-R
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 1 1 R R R R I U R i i i − = = - + + - A1 R U U R U I i i o i 1 1 − = + o Uo R R U 2 1 1 2 = − o Ui R R U 1 2 = − o Ui Ui R R R R U )( ) 2 2 ( 1 2 2 1 1 = − − = i i i i i U R R R R R U U R U I 1 1 1 2 − = − = +
斩波稳零放大器 1闭环状态斩波稳零放大器 图中开关S2和电容C1以及S3、C2、A3分别构成两个采样一保持 电路。第一个采样一保持电路用来对放大器A进行动态校零; 第二个采样一保持电路用来维持输出电压的连续性。 电路的工作分两个阶段,由 A 时钟控制开关完成。 第一阶段为误差检测与寄存 「1「「 第二阶段为动态校零和放大1 0T1 OSC 内部时钟CP由振荡器(OSC)提供,若在时钟。0~T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
斩波稳零放大器 1.闭环状态斩波稳零放大器 Ф1 Ф2 0 0 T1 T1 T2 T2 A1 OSC + － + _ A2 + _ Ui C1 S1 S3 S2 Ф1 Ф2 ① ② ② ① A3 _ + Uo C2 ② ① 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
在此时间内 1+A,A osl 1+ A1v2v Un≈Ua+≈U 放大器工作状态之 电容C记存了A的失调电压U,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 U=U 2上记有的电压U2,是前一时 A 刻放大器A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
放大器工作状态之一 A2 + _ A1 + _ UOS1 UC1 UOS2 UO1 C1 + _ UC2 UO A3 _ + C2 + _ 在此时间内 Uo1 Uos1 Uc1 A1v = ( − ) Uc1 Uos2 U01 A2v = ( − ) 2 1 2 2 1 1 2 1 2 1 1 1 os v v v os v v v v c U A A A U A A A A U + + + = 1 1 2 1 1 os v os c os U A U U U + 1 1 2 1 1 os v os c os U A U U U + 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 － + － + + + _ _ Uos1 Uc1 Uc2 Uo1 C1 C2 U0
这时,A同相端与输入信号U接通,由于A的反相端还保存着前 时刻的失调电压Ua=Us,所以这时A的输出电压U为 Uo=A,(U +Osi -U=A,(U +Uosl -UoD=A U 上式表明,A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U为 EUEU=AU 当时钟控制开关再回到①端位置时,U2保持不变,放大器 A3(接成跟随器工作)继续以A、U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,A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般用 MOSFET完成
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 Uo1 A1v Ui Uo s1 Uc1 A1v Ui Uo s1 Uo s1 A1v Ui = ( + − ) = ( + − ) = 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 Uo = Uo1 = Uc2 = A1v Ui 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
2开环状态斩波稳零放大器(失调误差逐级存储放大器) 当开关S1、S2都接地,即开 关处于图示位置时,放大器 Al oI CUor 输入端对地短路,输出失调 电压U使电容器C两端充 电至U= Uoro Uoft为UA1dos 开环状态斩波稳零放大器原理图 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。Aa为A放大器的开环电压增益 当开关S2断开,S1接通输入信号U时,放大器输出电压U为 -(44U1-A1 输出到下一级的电压=U U=-AU +A,U-U AU 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
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 _ U A1 i 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U0为 ( ) Uo = − A1d Ui − A1d Uos 输出到下一级的电压 ' Uo Uo Uo Uc A1d Ui A1d Uos Uoff A1d Ui ' = − = − + − = − 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