信号放大电路

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1、第二章信号放大电路第一节放大电路的基本要求一、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；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二、失调及补偿1输入失调电压u0s输入失调电流I0s1）1）定义：在室温

2、25℃及标称电源电压下，为使运放的输出为零，而在输入端加入的补偿电压，这个补偿电压称为输入失调电压。2）产生的原因：运放的输入级为差动输入放大器，由于制造工艺的原因，晶体管的特性不可能完全一致，UOS=Ube1-Ube22零点漂移:失调电压随着时间和温度而变化，即零点在变化，称为零点漂移。3输出失调电压：当输入电压为零时输出电压不为零，这时输出端的电压称为输出失调电压。4输入失调电流1）定义：在室温25℃及标称电源电压下，当运放的输出电压为零，流入放大器两输入端的静态基极电流之差。2）产生的原因：在两管的集电极静态电流相

3、等的条件下，照成电流失调的主要原因是两管β值不完全一致。一、基本反相放大电路1Z1,Z2,Z3均为电阻，则电路为反向比例放大器。2Z1为电阻，Z2为电容，则电路为积分放大器。3Z1为电容，Z2为电阻，则电路为微分放大器。4若用复杂阻容网络代替输入回路或输出回路，则电路为有源滤波器或有源校正电路。第二节典型测量放大电路二、反相放大电路的共同特点1.各类反相放大器的闭环增益Kf和输入阻抗Zin的数学表达式具有相同的形式，在理想状态下：2.输入回路电流将全部流经反馈回路。3.反相端和同向端电压相等，且等于零。这就是反相放大器所

4、具有的“虚地”现象。（一）反相放大器Kf=uo/ui=–R2/R1R3=R1//R2输入阻抗:ZI=R1优点：性能稳定缺点：输入阻抗比较低提高输入阻抗，要增大R1，要减少增益。（二）既有较高的输入阻抗，又有较高的增益R2>>R4,R5（四）交流反相放大电路Kf=–R2/R1R3=R2C1：隔直电容C3：旁路电容，防止振荡C3R3>C1R1uoR3uiR1R2∞-++N1C1C3交流反相放大电路C1R1：低通滤波器低端的截止频率C2R2：高通滤波器高端的截止频率三、同相放大器(一）同相放大器共同特点:1.各类同相放大器的闭

5、环增益和输入阻抗具有相同的形式Kf=uo/ui=1+Z2/Z1Z3=Z1//Z2Zi=Kzin/(1+R2/R1)+R3→∞2.流经输入回路的电流和流经反馈回路的电流相同I1=I23.反相端和同相端电压相等，且总等于共模电压U+=U-=UC(二）同相比例放大器Kf=uo/ui=1+R2/R1R3=R1//R2Zi=Kzin/(1+R2/R1)+R3→∞uoR3uiR1R2∞-++N1(三）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uoR3uiR1R2∞-++N1

6、C1同相交流放大电路C1：隔直电容R1：C1的放电回路zi=R1（R1可选用较大的电阻）R2>>R3,R4（四）电压跟随电路具有高输入阻抗，低输出阻抗，在应用电路中常用作隔离电路，R2对电路有一定的限流作用交流电压跟随电路uouiR1R2C2C1R3∞-++（五）同相比例放大器与反相比例放大器的主要差别是：1.同相输入时，输出与输入同相；反相输入时，输入与输出反相。2.同相输入时，闭环增益总是大于或等于1；反相输入时，闭环增益可大于1，也可小于1。3.同相放大器的输入电阻很高，远大于反相放大器的输入电阻。4.同相放大器的

7、输入端存在共模输入电压，因此输入电压不能超过运放的最大共模输入电压Vicm，并要求放大器要有较高的共模抑制比；而反相放大器不存在这一问题。5.同相放大器的闭环带宽比反相放大器的闭环带宽宽。四、差动放大器(一）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。采用差动放大电路，有利于抑制共模干扰（提高电路的共模抑制比）和减少温度漂移。（二）差动放大器性能利用电路的线性叠加原理若等效电路（三）分析电路的共模抑制性能ud=u

8、i1﹣ui2,uic=(ui1+ui2)/2ui1=uic﹣1/2udui2=uic+1/2ud若R1=R2，R3=R4，则uo=﹣(R2/R1)ud即只对差模信号进行放大假设放大器只有共模信号作用时uoc=R4(1+R3/R1)/(R4+R2)uic﹣(R3/R1)uic当R1=R2，R3=R4时，uoc=0即输出