第二章信號(hào)放大路何謂測(cè)量放大路？對(duì)基本求是什？在測(cè)量控制系統(tǒng)中，用來放大傳感器輸出的微弱電壓，電流或電荷信號(hào)的放大電路稱為測(cè)量放大電路，亦稱儀用放大電路。對(duì)其基本要求是：①輸入阻抗應(yīng)與傳感器輸出阻抗相匹配；②一定的放大倍數(shù)和穩(wěn)定的增益；③低噪聲；④低的輸入失調(diào)電壓和輸入失調(diào)電流以及低的漂移；⑤足夠的帶寬和轉(zhuǎn)換速率（無畸變的放大瞬態(tài)信號(hào)；⑥高輸入共模范圍（如達(dá)幾百伏）和高共模抑制比；⑦可調(diào)的閉環(huán)增益；⑧線性好、精度高；⑨成本低。利用一741和一只k的電位設(shè)計(jì)可電源，輸出壓范圍V；(2)如果u時(shí)，在空狀態(tài)下一個(gè)1的負(fù)載接到電源上時(shí)，請(qǐng)電源電壓的化量是少？（741參數(shù)：輸入阻抗r差模增益d，輸出阻r75o（1）電路設(shè)計(jì)如圖所示：V

N

I

L

R

L圖（2）由于電壓跟隨器屬于輸入串聯(lián)、輸出并聯(lián)型結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)下的輸入、輸出阻抗為：ridd

00V0

410r

由上式我們可以看出，電壓跟隨器中的反饋增大了等效輸入阻抗，減小了等效輸出阻抗，可以達(dá)到阻抗變換的效果。進(jìn)一步計(jì)算得：IL

S

V1mLI0.375SL

在圖2-2所示電路中，已知k，并令運(yùn)算放器的I1B和In在以不同情下，計(jì)算輸失調(diào)誤。o(1)R；(3)R，并且把所有電阻值縮小原來10分PP2P12一；在(條件的基礎(chǔ)上，用In的運(yùn)算大器。（1）直流噪聲增益為：反相端輸入的等效電阻為：故直流噪聲輸出電壓為：

RR101VV219.91RR100mVo2（2）當(dāng)時(shí)，直流噪聲輸出為：2101RRIo2（3）當(dāng)同時(shí)把所有電阻減小1倍時(shí)，直流噪聲輸出為：o（4）采I的運(yùn)算放大器時(shí)，直流噪聲輸出為：101RImVo1OS減小輸出直流噪聲的方法有：1、電阻匹配可以消除輸入偏置電流產(chǎn)生的直流輸出噪聲；2、在合理范圍內(nèi)等倍數(shù)減小電阻阻值；3、采用輸入失調(diào)電流更小的運(yùn)算放大器。在圖2-47所示的電路，知RkC和u運(yùn)算放器有oInI30和輸出飽和壓，不同情下計(jì)算運(yùn)放大器sat經(jīng)過多時(shí)間進(jìn)入飽。(1)0R。P（1）當(dāng)時(shí)，充時(shí)間常數(shù)為s，而充電電壓為直流噪聲電壓RImV，故輸出端飽和時(shí)間為Tu0.013oBsato（2）當(dāng)時(shí)，輸入差變?yōu)閡mV，輸出端飽和時(shí)間變?yōu)椋篛T0.043ssat(1)在2-48所的電路，運(yùn)算放大的In，所有電阻都為R，析I對(duì)反放大器性能影響(2)為了使u最小同相端應(yīng)該串聯(lián)多的電阻？（1）假設(shè)運(yùn)算放大器是理想的，根據(jù)“虛短”可知：在輸入ui

時(shí)：

0RI2110021oB（2）運(yùn)算放大器同相輸入端串接的電阻是為運(yùn)算放大器提供補(bǔ)償，以抵消I對(duì)直流電壓輸出的影響。在僅考慮同相端輸入時(shí)，假設(shè)運(yùn)算放大器理想，利用基爾霍夫電壓定律可求得同相放大增益，即為同相噪聲增益：

c'21c'21V所以可算出同相端串聯(lián)的電阻值為：P

3410

k，取標(biāo)值為kP（提示：此題不可簡單將反饋電阻直接等效，采但是原理不可行）

的方法雖然結(jié)果對(duì)，圖2-4b所示的運(yùn)算大器使用

741電路增為，為使電輸入電阻最，求滿足條的電阻（令輸入失可調(diào)范為mV最大失電流I200最大失電壓V此時(shí)要聯(lián)合考慮失調(diào)電壓和失調(diào)電流的影響，由于兩者的作用方向不一定相同，故直流噪聲輸出為：uR輸入電阻為RR，R20，由題意可知：i解，故Rk，R（）112什么是運(yùn)算大器它與自調(diào)零大電路主要區(qū)別是么？何場(chǎng)合下采用較合適？CAZ算放大器是輪換自動(dòng)校零集成運(yùn)算放大器的簡稱，它通過模擬開關(guān)的切換，使內(nèi)部兩個(gè)性能一致的運(yùn)算放大器交替地工作在信號(hào)放大和自動(dòng)校零兩種不同的狀態(tài)。它與自動(dòng)調(diào)零放大電路的主要區(qū)別是由于兩個(gè)放大器輪換工作因此始終保持有一個(gè)運(yùn)算放大器對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行放大并輸出，輸出穩(wěn)定無波動(dòng)，性能優(yōu)于由通用集成運(yùn)算放大器組成的自動(dòng)調(diào)零放大電路，但是電路成本較高，且對(duì)共模電壓無抑制作用。應(yīng)用于傳感器輸出信號(hào)極為微弱，輸出要求穩(wěn)定、漂移極低，對(duì)共模電壓抑制要求不高的場(chǎng)合。請(qǐng)說明斬波穩(wěn)集成運(yùn)放大器是如提高其模抑制比的ICL7650的輸U(kuò)KKKUKU其共模信號(hào)誤差項(xiàng)U相當(dāng)于i輸入端的共模誤差電壓Uˊ，即cKUKUUUUKKKK

式中、K分別為運(yùn)算放大器N的開環(huán)放大倍數(shù)和開環(huán)共模放大倍數(shù)；1c1

1

為運(yùn)算放大器由側(cè)向端A輸入時(shí)的放大倍數(shù)；K為運(yùn)算放大器N的開環(huán)放大倍數(shù)。設(shè)122計(jì)中可使K＇≈K，K>>1所CMRRCMRR因此整個(gè)集成運(yùn)算放大器的共模1抑制比CMRR運(yùn)算放大器N的共模抑制比（一般可達(dá)）提高了K倍。12何謂自舉電路應(yīng)用于種場(chǎng)？請(qǐng)舉例說明之。

3333333321232自舉電路是利用反饋使輸入電阻的兩端近似為等電位，減小向輸入回路索取電流，從而提高輸入阻抗的電路。應(yīng)用于傳感器的輸出阻抗很高（如電容式，壓電式傳感器的輸出阻抗可達(dá)10

8

Ω以上）的測(cè)量放大電路中。何謂電橋放大路？應(yīng)于何種場(chǎng)合由傳感器電橋和運(yùn)算放大器組成的放大電路或由傳感器和運(yùn)算放大器構(gòu)成的電橋都稱為電橋放大電路。應(yīng)用于電參量式傳感器，如電感式、電阻應(yīng)變式、電容式傳感器等，經(jīng)常通過電橋轉(zhuǎn)換電路輸出電壓或電流信號(hào)，并用運(yùn)算放大器作進(jìn)一步放大，或由傳感器和運(yùn)算放大器直接構(gòu)成電橋放大電路，輸出放大了的電壓信號(hào)。圖2-32所示線性電橋放電路中u采用直值URR1且0.24時(shí)，試求出電壓Ｕ。如要使失電壓和失調(diào)流各自起的輸小于，那么輸入調(diào)電壓輸入失調(diào)電各為多？由公式：

)()并將題設(shè)代入，可得U=UΔ。設(shè)輸入失調(diào)電壓為u和輸入失調(diào)電o流為I當(dāng)輸出失調(diào)電壓小1mV時(shí)輸入失調(diào)電壓u﹤(1×10)/(1+/R)=0.5mV；0s輸入失調(diào)電流為I﹤×10)/[R(1+R/R)]=4.17μA。02什么是可編程益放大路？請(qǐng)舉例明。放大電路的增益通過數(shù)字邏輯電路由確定的程序來控制這種電路稱為可編程增益放大電路稱程控增益放大電路稱PGA如圖X2-2序?yàn)锳=0(開關(guān)A斷開)、=0(開斷開)時(shí)，放大電路的電壓放大倍數(shù)為RR；當(dāng)程序?yàn)?1(開關(guān)A閉合、1=0(開斷開)時(shí)大倍數(shù)為-R/[（R+]程序?yàn)锳開關(guān)斷開)=1(開212關(guān)閉合)，放大倍數(shù)為–RR/[（R）]；當(dāng)程序?yàn)锳、B開關(guān)、B均閉合，放大倍數(shù)為–RRR/[（+RRR）]因此可編程增益放大電路的增益是通過數(shù)字邏輯電路由確定的程序來控制。

2

A

U

i

31

B

－

∞N

U

o圖

oo請(qǐng)根據(jù)圖，畫出可得、10進(jìn)制增的電路理圖。由圖X2-3可得：當(dāng)開關(guān)A合時(shí)，U=U；當(dāng)開關(guān)B閉合時(shí)，UU，當(dāng)開關(guān)Coii閉合時(shí)，U=100U。oi90RC

－

∞N

U

o圖

U

i根據(jù)圖和式（2-32若采用6個(gè)電阻，請(qǐng)畫出路原理圖，計(jì)算電網(wǎng)絡(luò)各電的阻值。N=6:+R2+R3+R5,R6+R5（R3+R4）+R4=3（+）+R4+R3=4（R1+R2,+R4+R3+R2=5R1,取R=R，則R=3R，RR，=R/2，=3R/10，=/5=R。見圖X2-4。16431U

i

－∞N

U

o

5摸擬開關(guān)/5RR/23R圖請(qǐng)簡述圖2-25a所的同交流放電路何有高入阻抗特性對(duì)于交流來講，在不接之前，輸入阻抗為；接C后，由于運(yùn)算放大22器的“虛短”特性，R兩端的電壓很小，吸取的電流是很小的，對(duì)于交流來說，1輸阻抗無窮大。證明圖所示電為差分V/I轉(zhuǎn)換器，有IooR中RR21由疊加原理得：

。uo43

o1ooo1ooKCL得uuILL12將以上兩式聯(lián)立得：Io

11

u2

V33L21oR其中R2RR24

。若，則I。1o11o什么是隔離放電路？用于何種場(chǎng)？隔離放大電路的輸入、輸出和電源電路之間沒有直接的電路耦合，即信號(hào)在傳輸過程中沒有公共的接地端。隔離放大電路主要用于便攜式測(cè)量儀器和某些測(cè)控系統(tǒng)（如生物醫(yī)學(xué)人體測(cè)量、自動(dòng)化試驗(yàn)設(shè)備、工業(yè)過程控制系統(tǒng)等）中，能在噪聲環(huán)境下以高阻抗、高共模抑制能力傳送信號(hào)。試分析圖2-