文档介绍：测量放大器
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设计内容及要求
a. 差模电压放大倍数 AVD=1~500,可手动调节;
b. 最大输出电压为± 10V,非线性误差< % ;
c. 在输入共模电压+~-,共模抑制比 KCMR >105 ; d. 在AVD=500时,输出端噪声电压的峰-峰值小于1V;
e. 通频带0~10Hz
原理概述:
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在工业自动控制等领域中,常需要对远离运放的多路信号进行测量,由于信号远离运放,两者地电位不统一,不可避免地存在长线干扰和传输网络阻抗不对称引入的误差。为了抑制干扰,运放通常采用差动输人方式。对测量电路的基本要求是:
①高输人阻抗,以抑制信号源与传输网络电阻不对称引入的误差。②高共模抑制比,以抑制各种共模干扰引入的误差。
③高增益及宽的增益调节范围,以适应信号源电平的宽范围。
用集成运算放大器放大信号的主要优点:
(1) 电路设计简化,组装调试方便,只需适当配外接元件,便可实
现输入输出的各种放大关系.
(2) 由于运放得开环增益都很高,用其构成的防大电路一般工作的深度负反馈的闭环状态,则性能稳定,非线性失真小。
(3) 运放的输入阻抗高,失调和漂移都很小,故很适合于各种微弱信号的放大。又因其具有很高的共模抑制比,对温度的变化,电源的波动以及其他外界干扰独有很强的抑制能力。
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运算放大器组成的放大电路,按电路的性质可分为反相放大器,同相放大器和差分放大器三种。按输入信号性质又可分为直流放大器和交流放大器两类。差分放大器分为(1)单端输入、单端输出(2)双端输入、单端输出(3)单端输入、双端输出三种,而双端输入、单端输出型差动放大器常用于多级差分放大电路的中间极或末极。
图中K 置2 的位置,测直流电压放大器频率特性;K 置1 的位置,测直流电压放大器的其他性能指标。
桥式电路:提供差动电压用来测试直流电压放大器的主要性能指标。
信号变换放大器:把函数发生器单端输出信号经信号变换放大器变换为直流电
压放大器的双端输入信号。
直流电压放大器:要求差动输入的直流电压放大器,具有高的差模电压增益,
并具有低漂移,低噪声输出及高共模抑制比等特性。测试其
差模放大倍数、共模放大倍数、共模抑制比、输出噪声电压
峰峰值、通频带。
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直流稳压电源:该电源由单相 220V 交流电压供电,输出±15V 直流电压,作
为整个系统的电源。
方案论证与比较
方案一
图一
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方案二
低噪声前置放大电路设计本电路结构简单,输入阻抗高,放大倍数可调;
但
是共模抑制比较小,实测只有104,共模抑制能力太差。
图二
对测量电路的基本要求是:
①高输入阻抗,以抑制信号源与传输网络电阻不对称引入的误差。②高共模抑制比,以抑制各种共模干扰引入的误差。
③高增益及宽的增益调节范围,以适应信号源电平的宽范围。
抑制共模信号传递的最简单方法是在基本的同相并联电路之后,再接一级差动运算放大器,它不仅能割断共模信号的传递,还将双端变单端,
适应接地负载的需要,电路如图一所示。它具有输入阻抗高、增益调节方