电子信息系统预处理中所用的放大电路.ppt

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在电子信息系统中，通过传感器或其它途径所采集的信号往往很小，不能直接进行运算、滤波等处理，必须进行放大。 通常的放大电路有仪表放大器、电荷放大器和隔离放大器等。
本页完
引言
返回
引言
了解隔离放大器
01
了解电荷放大器
02
学习要点
03
本 节 学 习 要 点 和 要 求
04
电子信息系统预处理中所用放大电路
05
了解仪表放大器
06
返回
07
电子信息系统预处理中所用放大电路主页
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结束
仪表用放大器
电荷放大器
隔离放大器
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兴义·马岭河大峡谷
主页
一、仪表用放大器的特点
仪 表 用 放 大 器
继续
传感器的内阻一般不是常量，它们会随所测量的物理量的变化而变化。
集成仪表用放大器，也称为精密放大器，一般用于对传感器感应的弱信号放大。
本页完
传感器
Us
RS
仪表用放大器
Ri
Ui
+
-
传感器就是放大器的信号源，其输出的电压就是信号源的源电压uS。一般都很微弱。
传感器的等效内阻相当于信号源的内阻RS。
如麦克风的内阻是随声音的频率而改变的。
放大传感器微弱感应信号的放大器。
由前面学到的内容可知，放大电路对信号放大的放大倍数Au和源电压放大倍数Aus的关系为：
由于Rs在变化，那么源电压放大倍数Aus将不稳定。
Aus= ——— Au
Ri
Rs +Ri
为了使Aus稳定下来，必须有Ri>> Rs，所以仪表用放大器必须有很高的输入电阻。
仪表用放大器必须有很大的输入电阻。
●仪表用放大器一、仪表用放大器的特点
一、仪表用放大器的特点
仪 表 用 放 大 器
继续
特点一：仪表用放大器必须有很高的输入电阻。
本页完
传感器
Us
RS
仪表用放大器
Ri
Ui
+
-
传感器通常输出的是微弱的差模信号，同时含有较强的共模信号。
共模信号是属于有害的信号，因此仪表用放大器必须有很大的共模抑制能力。
特点二：仪表用放大器必须有很高的共模抑制比。
鉴于上述特点，仪表用放大器一般使用运放器件（因为运放具有很高的共模抑制比和很高的放大倍数），并采用同相输入运算电路（因为同相输入运算电路有很高的输入电阻）。
特点三：由于要放大很微弱的信号，所以仪表用放大器必须有很高的放大能力。

仪 表 用 放 大 器
继续
二、基本电路
+
A2
uO
uI1
-
+
A3
uI2
uO1
uO2
R1
+
A1
R2
R1
R
R
A
B
Rf
Rf
仪表用放大器基本电路—三运放精密放大器
这是一个由三运放组成的精密放大器，很多仪表用放大电路都是从这个电路中演变而来的。
本页完
输入部分由二个运放组成同相输入，以提高输入电阻，并具有一定的电压放大倍数。
输出部分由A3组成一个差动运算电路，对输入(uO1-uO2) 再次进行放大，并转换为单端输出。
二、基本电路 分析电路组成
仪 表 用 放 大 器
继续
二、基本电路
由“虚短”得 uA=uI1 uB=uI2
uI1
仪表用放大器基本电路—三运放精密放大器
以下分析本电路的输出和输入的关系。
本页完
uO
uI1
-
+
A3
uI2
uO1
uO2
R1
+
A1
R2
R1
R
R
A
B
Rf
Rf
+
A2
uI1
uI2
uI2
由“虚断”得流过三个电阻的电流是一样的
由“虚断”得
——— = ————
uI1-uI2
R2
uO1-uO2
2R1+R2
由“虚短”得
即 uO1-uO2=(1+——)(uI1-uI2)
2R1
R2
后级是差分运算器
uO= - — (uO1-uO2 )
R
Rf
=-—
R
Rf
(1+——)(uI1-uI2)
2R1
R2
uId
设差模输入为uId= uI1- uI2
uId
i
推导差模信号的放大
仪 表 用 放 大 器
继续
二、基本电路
三运放精密放大器的差模输出
uI1
仪表用放大器基本电路—三运放精密放大器
以下分析本电路对共模输入的抑制能力。
本页完
uO
uI1
-
+
A3
uI2
uO1
uO2
R1
+
A1
R2
R1
R
R
A
B
Rf
Rf
+
A2
uI1
uI2
uI2
uO= -—
R
Rf
(1+——)uId
2R1
R2
uId
对于共模输入有 uI1= uI2
观察此回路
i
因为R2上有 uI1= uI2
所以 i = 0
A1、A2的输出 uO1 - uO2= 0
所以A3 的输出 uO= 0
结论说明本电路对共模信号基本不放大，共模抑制能力很强，共模噪声也将被抑制。
推导共模信号的抑制
仪 表 用 放 大 器
继续
三、集成仪表用放大器(INA102)
本页完
uO
uI1
+
A3
uI2
uO1
uO2
R1
+
A1
R2
R1
R
R
A
B
Rf
Rf
-
+
A2
uO= -—
R
Rf
(1+——)uId
2R1
R2
uO
uI1
-
+
A3
uI2
uO1
uO2
R4
R3
R5
5pF
A
B
20k
+
A2
20k
20k
20k
+
-
A1
20k
20k
R1

R2
404

5pF
5pF
5pF
14
2
3
4
5
7
6
15
16
1
11
12
9
反相输入
10
100
1000
1000
增益设定
同相输入
输出
地
+VCC
-VCC
输入级失调调节
10
INA102内部电路
对照两电路
三运放精密放大器的R2在INA102中有三种选择，选择不同的值可有不同的放大倍数。
三运放精密放大器的R2在INA102中有三种选择，选择不同的值可有不同的放大倍数。
代入得2R1=220k=40k
三、集成仪表用放大器INA102 INA102与基本电路对比