0第二章信號放大電路

第二章

信號放大電路.放大電路功能:作用：對傳感器輸出的弱信號進行放大,以便去進行轉(zhuǎn)換處理、推動指示器、記錄器或控制機構(gòu)。由于傳感器的輸出信號形式和大小不相同，其所處環(huán)境條件、噪聲也不相同，則放大電路的形式及性能指標也不相同。有時要求對放大增益能程控，有時要求進行線性化，有時要對強噪聲背景下的信號進行提取，有時還要求對傳感器與放大電路隔離。.放大電路的形式：在放大電路中，分立元件的放大電路基本淘汰，取而代之的是由運算放大器組成的各種類型的放大電路，以及專有性能的單片集成放大器。.集成運算放大器簡介

目前廣泛應用的電壓型集成運算放大器是一種高放大倍數(shù)的直接耦合放大器。在該集成電路的輸入與輸出之間接入不同的反饋網(wǎng)絡,可實現(xiàn)不同用途的電路,例如利用集成運算放大器可非常方便的完成信號放大、信號運算（加、減、乘、除、對數(shù)、反對數(shù)、平方、開方等）、信號的處理（濾波、調(diào)制）以及波形的產(chǎn)生和變換。集成運算放大器的種類非常多,可適用于不同的場合。.集成運算放大器的分類按照集成運算放大器的參數(shù)來分,集成運算放大器可分為如下幾類：1．通用型運算放大器通用型運算放大器就是以通用為目的而設計的。這類器件的主要特點是價格低廉、產(chǎn)品量大面廣,其性能指標能適合于一般性使用。例mA741（單運放）、LM358（雙運放）、LM324（四運放）及以場效應管為輸入級的LF356都屬于此種。它們是目前應用最為廣泛的集成運算放大器。.2．高阻型運算放大器這類集成運算放大器的特點是差模輸入阻抗非常高,輸入偏置電流非常小,一般rid＞（109～1012）Ω,IIB為幾皮安到幾十皮安。實現(xiàn)這些指標的主要措施是利用場效應管高輸入阻抗的特點,用場效應管組成運算放大器的差分輸入級。用FET作輸入級,不僅輸入阻抗高,輸入偏置電流低,而且具有高速、寬帶和低噪聲等優(yōu)點,但輸入失調(diào)電壓較大。常見的集成器件有LF356、LF355、LF347（四運放）及更高輸入阻抗的CA3130、CA3140等。.3．低溫漂型運算放大器在精密儀器、弱信號檢測等自動控制儀表中,總是希望運算放大器的失調(diào)電壓要小且不隨溫度的變化而變化。低溫漂型運算放大器就是為此而設計的。目前常用的高精度、低溫漂運算放大器有OP-07、OP-27、AD508及由MOSFET組成的斬波穩(wěn)零型低漂移器件ICL7650等。.4．高速型運算放大器在快速A/D和D/A轉(zhuǎn)換器、視頻放大器中,要求集成運算放大器的轉(zhuǎn)換速率SR一定要高,單位增益帶寬BWG一定要足夠大,像通用型集成運放是不能適合于高速應用的場合的。高速型運算放大器主要特點是具有高的轉(zhuǎn)換速率和寬的頻率響應。常見的運放有LM318、mA715等,其SR=50～70V/ms,BWG＞20MHz。.5．低功耗型運算放大器由于電子電路集成化的最大優(yōu)點是能使復雜電路小型輕便,所以隨著便攜式儀器應用范圍的擴大,必須使用低電源電壓供電、低功率消耗的運算放大器相適用。常用的運算放大器有TL-022C、TL-060C等,其工作電壓為±2V～±18V,消耗電流為50～250mA。目前有的產(chǎn)品功耗已達微瓦級,例如ICL7600的供電電源為1.5V,功耗為10mW,可采用單節(jié)電池供電。.6．高壓大功率型運算放大器運算放大器的輸出電壓主要受供電電源的限制。在普通的運算放大器中,輸出電壓的最大值一般僅幾十伏,輸出電流僅幾十毫安。若要提高輸出電壓或增大輸出電流,集成運放外部必須要加輔助電路。高壓大電流集成運算放大器外部不需附加任何電路,即可輸出高電壓和大電流。例如D41集成運放的電源電壓可達±150V,μA791集成運放的輸出電流可達1A。.正確選擇集成運算放大器集成運算放大器是模擬集成電路中應用最廣泛的一種器件。在由運算放大器組成的各種系統(tǒng)中,由于應用要求不一樣,對運算放大器的性能要求也不一樣。.在沒有特殊要求的場合,盡量選用通用型集成運放,這樣即可降低成本,又容易保證貨源。當一個系統(tǒng)中使用多個運放時,盡可能選用多運放集成電路,例如LM324、LF347等都是將四個運放封裝在一起的集成電路。.實際選擇集成運放時應考慮的因素主要有：信號源的性質(zhì),是電壓源還是電流源;負載的性質(zhì),集成運放輸出電壓和電流的是否滿足要求;環(huán)境條件,集成運放允許工作范圍、工作電壓范圍、功耗與體積等因素是否滿足要求。

.集成運算放大器的使用要點1．集成運放的電源供給方式集成運放有兩個電源接線端+VCC和-VEE,但有不同的電源供給方式。對于不同的電源供給方式,對輸入信號的要求是不同的。（1）對稱雙電源供電方式運算放大器多采用這種方式供電。相對于公共端（地）的正電源（+E）與負電源（-E）分別接于運放的+VCC和-VEE管腳上。在這種方式下,可把信號源直接接到運放的輸入腳上,而輸出電壓的振幅可達正負對稱電源電壓。（2）單電源供電方式單電源供電是將運放的-VEE管腳連接到地上。此時為了保證運放內(nèi)部單元電路具有合適的靜態(tài)工作點,在運放輸入端一定要加入一直流電位,如圖3.2.1所示。此時運放的輸出是在某一直流電位基礎上隨輸入信號變化。對于交流放大器,靜態(tài)時,運算放大器的輸出電壓近似為VCC/2,為了隔離掉輸出中的直流成分接入電容C3。.運算放大器單電源供電電路.2．集成運放的調(diào)零問題由于集成運放的輸入失調(diào)電壓和輸入失調(diào)電流的影響,當運算放大器組成的線性電路輸入信號為零時,輸出往往不等于零。為了提高電路的運算精度,要求對失調(diào)電壓和失調(diào)電流造成的誤差進行補償,這就是運算放大器的調(diào)零。常用的調(diào)零方法有內(nèi)部調(diào)零和外部調(diào)零,而對于沒有內(nèi)部調(diào)零端子的集成運放,要采用外部調(diào)零方法。以mA741為例,下圖給出了常用調(diào)零電路。圖(a)所示的是內(nèi)部調(diào)零電路;圖（b）是外部調(diào)零電路。.運算放大器的常用調(diào)零電路.3．集成運放的自激振蕩問題運算放大器是一個高放大倍數(shù)的多級放大器,在接成深度負反饋條件下,很容易產(chǎn)生自激振蕩。為使放大器能穩(wěn)定的工作,就需外加一定的頻率補償網(wǎng)絡,以消除自激振蕩。下圖是相位補償?shù)氖褂秒娐贰?運算放大器的自激消除另外,防止通過電源內(nèi)阻造成低頻振蕩或高頻振蕩的措施是在集成運放的正、負供電電源的輸入端對地一定要分別加入一電解電容（10mF）和一高頻濾波電容（0.01mF～0.1mF）。如圖所示。.4．集成運放的保護問題

集成運放的安全保護有三個方面：電源保護、輸入保護和輸出保護。（1）電源保護電源的常見故障是電源極性接反和電壓跳變。電源反接保護和電源電壓突變保護電路見下圖（a）、(b)所示。對于性能較差的電源,在電源接通和斷開瞬間,往往出現(xiàn)電壓過沖。圖(b)中采用FET電流源和穩(wěn)壓管鉗位保護,穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值大于集成運放的正常工作電壓而小于集成運放的最大允許工作電壓。FET管的電流應大于集成運放的正常工作電流。.集成運放電源保護電路.（2）輸入保護集成運放的輸入差模電壓過高或者輸入共模電壓過高（超出該集成運放的極限參數(shù)范圍）,集成運放也會損壞。下圖所示是典型輸入保護電路。.（3）輸出保護當集成運放過載或輸出端短路時,若沒有保護電路,該運放就會損壞。但有些集成運放內(nèi)部設置了限流保護或短路保護,使用這些器件就不需再加輸出保護。對于內(nèi)部沒有限流或短路保護的集成運放,可以采用下圖所示的輸出保護電路。在圖中,當輸出保護時,由電阻R起限流保護作用。.第一節(jié)測量放大電路

一、何謂測量放大電路？

對其基本要求是什么？

1、何謂測量放大電路？

在測量控制系統(tǒng)中，用來放大傳感器輸出的微弱電壓、電流或電荷信號的放大電路稱為測量放大電路，亦稱儀用放大電路。.2、對其基本要求：①輸入阻抗應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低輸入失調(diào)電壓和輸入失調(diào)電流以及低漂移；⑤足夠的帶寬和轉(zhuǎn)換速率；⑥高共模輸入范圍和高共模抑制比；⑦可調(diào)的閉環(huán)增益；⑧線性好、精度高；⑨成本低。.傳感器輸出信號的特點:微弱,到電路的距離較長,傳感器有內(nèi)阻,連接導線有電阻,易于引入干擾。不同的傳感器決定用不同結(jié)構(gòu)的放大電路，電阻應變式傳感器用直流電橋；差動電容用交流電橋；光電池用電流放大器等。.3、測量放大電路的類型測量放大電路的頻帶寬度：由被測參數(shù)的頻率范圍和載波信號的頻率決定低的至直流，高的到1011HZ。按結(jié)構(gòu)原理:差動直接耦合、調(diào)制式、自動穩(wěn)零式按制造方式:分立元件、通用集成運算放大器、單片集成測量放大器。

.4、幾個重要術(shù)語開環(huán)增益K閉環(huán)增益Kf差模增益Kd共模增益Kc輸入失調(diào)電壓u0s輸入失調(diào)電流I0s零點漂移共模抑制比CMRR=差模增益Kd/共模增益Kc

.關(guān)于運算放大器R13kΩR230kΩR32.7kΩ+-A1F7414327+15v6RW4.7K15-15V.二、典型放大器的設計（一）反相放大器uoR3uiR1R2-+N1Kf=uo/ui=–R2/R1R3=R1//R2

（平衡電阻）Zi=R1

（輸入阻抗）特點：放大倍數(shù)可大于1，也可小于1；輸出與輸入相位相反；輸入阻抗低；不承受共模信號。.（二）同相放大器uoR3uiR1R2-+N1Kf=uo/ui=1+R2/R1R3=R1//R2（平衡電阻）Zi=Kzin/(1+R2/R1)+R3→∞（輸入阻抗）運放承受與輸入信號等大小的共模信號；放大倍數(shù)大于1；輸入阻抗高；輸出與輸入同相。.（三）交流放大器uoR3uiR1R2-+N1C1C31、交流反相放大電路Kf=–R2/R1R3=R2

C1：隔直電容C3：旁路電容，防止振蕩C3R3>C1R1.uoR3uiR1R2-+N1C12、同相交流放大電路C1：隔直電容R3

：C1的放電回路

R3

必須有zi=R3

使同相放大器失去高輸入阻抗的特點.uoR3uiR2-+N1C13、交流電壓跟隨電路同相放大電路的特例為減小失調(diào)電流，R3=R2.設計放大器時對輸入偏置電流IIB的考慮uoui-+N1CRuoui-+N1CRuoui-+N1CR○由于運放同相輸入端沒有直流通路，不能為運放提供偏置電流，所以電路不能正常工作。由于電阻R能夠為運放提供偏置電流，電路能夠工作，但由于輸入偏置電流在電阻產(chǎn)生明顯的壓降，從而影響電路的精度。在運放反相輸入端加上一個平衡電阻，可以使運放兩個輸入端由偏置電流在電阻上產(chǎn)生的壓降相等，消除偏置電流的影響。.4、自舉式高輸入阻抗放大電路a)同相交流放大電路R1+R2為隔直電容C1的放電電阻，無C2時，此電路的交流入抗為R1+R2

，比較小。由C2將運放二輸入端交流電壓引到R1兩端，由虛短，則R1兩端電壓為0，無信號電流，對交流而言R1為無窮大。uoR1R2C2C1R3-+uiN.b)交流電壓跟隨電路uouiR1R2C2C1R3-+N通過C2，將輸出反饋到R1的另一端，使R1兩端電位相同，大大提高了電路的輸入阻抗。.Uo=-(R3/R1)Ui

Uo2=-(2R1/R3)Uo=-2Uii=(Ui/R1)-(UO2-Ui)/R2

=[(R2-R1)/R1R2]Ui入抗Ri=Ui/i=(R1R2)/(R2-R1)假定R2=R1,i2=(Uo2-Ui)/R2=Ui/R1=i1上式說明,無輸入電流,入抗為無窮大,也即R2與R1有一點偏差,則入抗就可極大,一般可達100MΩ。c)自舉組合電路+-N1+-N2R1R2R32R1R3Uii1UoUo2i2i。。.何謂自舉電路?

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?！鍪遣皇撬星闆r下都要求放大電路具有高的輸入阻抗？

高輸入阻抗電路常應用于傳感器的輸出阻抗很高的測量放大電路中。如電容式、壓電式傳感器的測量放大電路。.（四）差動放大器什么是差動放大器？

差動放大器是把二個輸入信號分別輸入到運算放大器的同相和反相二個輸入端，然后在輸出端取出二個信號的差模成分，而盡量抑制二個信號的共模成分。.基本電路共模與差模輸入R3uoR4ui2R1-+N1R2ui1R3uoR4ud/2R1-+N1R2ud/2uic.0R3R4ui2R1uoR2ui1等效電路ud=ui1﹣ui2,uic=(ui1+ui2)/2由等效電路可得uo=[R4(1+R3/R1)/(R4+R2)]ui2﹣(R3/R1)ui1

若R1=R2，R3=R4，則uo=﹣(R3/R1)ud即只對差模信號進行放大假設放大器只有共模信號作用時uoc=R4(1+R3/R1)/(R4+R2)uic﹣(R3/R1)uic當R1=R2，R3+R4時，uoc=0即輸出信號中無共模信號成分.三.穩(wěn)零放大電路由于傳感器信號電壓一般在mV級,則減小放大電路本身的失調(diào)和漂移至關(guān)重要。.三種常用電路：

（一）由通用集成運算放大器組成的斬波穩(wěn)零放大電路（自學）；（二）自動調(diào)零放大電路；（三）低漂移單片集成運算放大器。.（一）由通用集成運算放大器

組成的斬波穩(wěn)零放大電路（自學）.（一）斬波穩(wěn)零放大電路（原理圖）R斬波開關(guān)驅(qū)動電路R1R5R2R3R4C1C3C2C4C5-+NU1U2U3U4UOUi-AUiU1U2U3U4tttttUOSU-U+UA高通低通主通道N放大高頻部分輔助通道A放大低頻和直流成分。。.由于A為調(diào)制型放大器，可以認為其失調(diào)電壓為0設運放N的輸入失調(diào)電壓Uos對輸出Uo的影響為ΔUO，輸入Ui=0，C3開路,調(diào)制解調(diào)部分和交流放大器總放大倍數(shù)為K，運放N的開環(huán)放大倍數(shù)為K1U-=Uos，U+=-KUA

UA=ΔUoRR+R5ΔUo=-K1（U--U+）=-K1Uos1+KK1R/（R+R5）≈-UosK（1+R5R）失調(diào)電壓Uos的影響減小為1/K斬波穩(wěn)零放大電路可放大極其微弱的電壓信號,且能使失調(diào)電壓和溫度漂移減小1--3個數(shù)量級;但要有高低通濾波器,不利于集成化,且單入時,無共模抑制能力.N3為方波發(fā)生器,驅(qū)動Sa1和Sa2,N4是反相器,驅(qū)動Sb1和Sb2

。(二)自動調(diào)零放大電路

(動態(tài)校零放大電路)UiSb1Sb2Sa1Sa2R1R2+--+++--N1N2N3N4C1Uo。。.R1R2+--+N1N2C1Uo1UOS1UOS2誤差保持階段Sa1,Sa2接通，Sb1、Sb2斷開UC1=-(UO1-UOS2)K2UO1=（-UOS1+UC1)K1UC1≈UOS1-UOS2/K1≈UOS1(K1＞＞1,K1K2＞＞1)K1及K2為開環(huán)增益調(diào)零放大階段Sb1,Sb2接通，Sa1、Sa2斷開UO=-Ui-UOS1K1+UC1K1≈-R2R1R2R1Ui將誤差記憶在C1上R1R2+-N1C1UiUoUOS1。。.電路特點：性能優(yōu)于由通用集成運放組成的斬波穩(wěn)零放大電路；輸出電壓較穩(wěn)定；波動?。浑娐烦杀镜停ㄓ靡粔K四運放LF347和一塊4位模擬開關(guān)CD4066即可組成）；適用于毫伏級的低電平放大。.1.輪換自動校零集成運算放大器（CAZ）（三）低漂移集成運算放大器什么是CAZ運算放大器？CAZ運算放大器是輪換自動校零集成運算放大器的簡稱，它通過模擬開關(guān)的切換，使內(nèi)部兩個性能一致的運算放大器交替地工作在信號放大和自動校零兩種不同的狀態(tài)。

.通過模擬開關(guān)的切換使運放N1和N2

交替工作在信號放大和自動校零狀態(tài)輸出穩(wěn)定,性能優(yōu)于用通用運放組成的低漂移放大電路但對共模電壓無抑制作用。+-+-N1N2C1C2+-輸入輸出R1R2G地N2自動校零,N1放大+-+-N1N2C1C2+-輸入輸出R1R2G地N1自動校零,N2放大。。。。。。。。.問題：該電路與自動調(diào)零放大電路的主要區(qū)別何在？什么場合下采用較為合適？.答：CAZ運算放大器是輪換自動校零集成運算放大器的簡稱，它通過模擬開關(guān)的切換，使內(nèi)部兩個性能一致的運算放大器交替地工作在信號放大和自動校零兩種不同的狀態(tài)。它與自動調(diào)零放大電路的主要區(qū)別是由于兩個放大器輪換工作，因此始終保持有一個運算放大器對輸入信號進行放大并輸出，輸出穩(wěn)定無波動，性能優(yōu)于由通用集成運算放大器組成的自動調(diào)零放大電路，但是電路成本較高，且對共模電壓無抑制作用。應用于傳感器輸出信號極為微弱，輸出要求穩(wěn)定、漂移極低，對共模電壓抑制要求不高的場合。.+-+-+-A1A2N1N2UiSa1Sa2Sb1Sb2UoUo2C1C2GSaSb外時鐘輸入時鐘輸出內(nèi)部調(diào)制補償電路鉗位電路2.斬波穩(wěn)零集成運算放大器ICL7650。。。.Sa和Sb輪換接通，N1是主放，N2是調(diào)零放大器A1和A2端是第三輸入端，作用與運放的同相或反相輸入端相同。輸出鉗位電路是為了防止過載，使放大器產(chǎn)生阻塞現(xiàn)象。內(nèi)部調(diào)制補償是整個放大器頻響的補償路，使放大器有較寬相位裕度和較寬頻響特性。工作原理.Sa1和Sa2閉合,Sb1和Sb2斷開,N2兩輸入端短接,輸入只有失調(diào)電壓Uos2和共模信號Uc,其輸出由C2寄存UO2=K21+K2'1+K2'UOS2+KC2UC≈UOS2+K2K2'KC2K2'UC=UC2當時鐘為高電平時,為誤差檢測和誤差寄存階段UO2=K2UOS2+KC2UC-K2'UO2（C為共模）.當時鐘為低電平時,為校零和放大階段Sa1和Sa2斷開,Sb1和Sb2閉合,輸入Ui同時作用于N1和N2輸入端,N2的輸入信號有Ui、Uos2和Uc，側(cè)向輸入Uc2UO2=K2（Ui+UOS2）+KC2UC-K2'UC2=K2（Ui+UOS2）+KC2UC-K2'UC2-K2'(K2UOS2+KC2UC)/K2'=K2UiN2的輸出為:N2的失調(diào)電壓UOS2和共模電壓UC在時鐘的另半周被消除,達到穩(wěn)定零點目的同時,UO2由C1寄存,且輸給N1的側(cè)向輸入端A1進行放大UO=K1(Ui+UOS1)+KC1UC+K1'UO2=(K1+K1'K2)Ui+K1UOS1+KC1UC.一般設計為K1≈K’1，K2＞＞1，則整個放大器的開環(huán)增益近似為K1K2K1UOS1為失調(diào)電壓產(chǎn)生的誤差,等效為整個放大器的輸入失調(diào)電壓UOS:UOS=K1UOS1K1+K1'K2≈UOS11+K2≈UOS1K2相當于把UOS1縮小K2倍UOS可小于1μv同樣,共模信號誤差項KC1UC相當于輸入端的共模誤差電壓U’C為:U’C=KC1UCK1+K’1K2≈KC1UCK1K2=UCK2CMRR1即CMRR=K2CMRR1整個集成運算放大器的CMRR比N1的提高了K2倍UO=K1(Ui+UOS1)+KC1UC+K1'UO2=(K1+K1'K2)Ui+K1UOS1+KC1UC.問題：﹡該電路的增益是如何提高的？﹡該電路的輸入失調(diào)電壓是如何減小的？﹡該電路的共模抑制比是如何提高的？﹡該電路有哪些優(yōu)點？.問題的提出在大多數(shù)情況下，來自傳感器的信號都伴隨有很大的共模電壓，由長線電阻引起，要求放大器具有高的共模抑制能力，所以放大器要特別講究，例如直流電橋的不平衡輸出電壓，就包含有較大的共模電壓。四、高共模抑制比放大電路.什么是高共模抑制比放大電路？用來抑制傳感器輸出共模電壓（包括干擾電壓）的放大電路稱為高共模抑制比放大電路。應用于何種場合？應用于要求共模抑制比大于100dB的場合，例如人體心電測量。.1.反相串聯(lián)型Uo=R2R1R4R6Ui1-R5R6Ui2若R2/R1=R4/R5Ui1=

Ui2時

則

輸出為零,很好地抑制了共模信號此電路要R2/R1=R4/R5一般取R1=R5,R2=R4

此電路的缺點是入抗低（一）雙運放高共模抑制比

放大電路-+-+A1A2R1R2R3=R1∥R2R4R5R6R7=R4∥R5∥R6Ui1Ui2Uo。。。.2.同相串聯(lián)型UO1=(1+R1R2)Ui1Uo1-Ui2R3=Ui2-UOR4則UO=(1+R3R4)Ui2-(1+R1R2)Ui1R3R4共模電壓Uic=(Ui1+Ui2)/2差模電壓Uid=Ui2-Ui1UO=(1-R3R4)UiC+1/2(1+R32R4+)UidR3R4R1R2R1R2若R3R4R1R2==RRf則上式第一項為零,較好抑制了共模信號差模增益:Kd=(1+Rf/R)本電路的特點是輸入阻抗高++--A2A1R1R2R3R4Ui2Ui1UOUO1。。。.A1、A2入抗一致，共模抑制比和增益一致，都為同相輸入，A3為雙入單出（二）三運放高共模抑制比放大電路IR=UO2-Ui2R2=Ui1-UO1R1Ui2-Ui1RP得：UO1=（1+R1RP）Ui1-R1RPUi2UO2=（1+R2RP）Ui2-R2RPUi1=++--+-R1R2RPR3R4R5R6R7R8RP1IRA1A2A3UO1UO2UOUi1Ui2。。。.差模增益Kd=-UO1UO2Ui2-Ui1=1+R1+R2RP即：在A1A2性能一致，第一級的差動輸出只與差模輸入電壓有關(guān)，無共模輸出整個放大器的輸出：UO=UO2R6R6+R41+R5/R3-UO1R5/R3第一級輸出UO2-UO1=（1+R1+R2RP）（Ui2-Ui1）.為了提高電路的抗共模干擾能力和抑制漂移，由上下對稱原則，選取R1=R2，R3=R4，R5=R6整個放大器的輸出：RPUO=（UO2R5/R3-UO1）=-（1+2R1）（Ui1-Ui2）R5/R3第一級的共模抑制比：主要取決于二運放本身即與各運放本身的CMRR成正比,與其差值成反比第二級的電阻不匹配引起共模增益：CMRRⅠ=CMRR1×CMRR2|CMRR1-CMRR2|KC3=R6R6+R41+R5/R3-R5/R3考慮最壞情況,配對電阻為上下偏差時：CMRRR=Kd3/KC3≈[1+Kd3]/4δCMRRⅡ=CMRRR×CMRR3CMRRR+CMRR3第二級共模抑制比為：整個放大器：CMRR=KdCMRRⅡ×CMRRⅠKdCMRRⅡ+CMRRⅠ第二級差模增益.結(jié)論：為了獲得高的共模抑制能力，A1和A2要對稱，漂移要??；A3的共模抑制比要高，R3

和R4，R5和R6要配對，精度要在0.1%以內(nèi)R7、R8和RP可補償電阻的不對稱++--+-R1R2RPR3R4R5R6R7R8RP1IRA1A2A3UO1UO2UOUi1Ui2。。。.五.電橋放大電路何謂電橋放大電路？由傳感器電橋和運算放大器組成的放大電路或由傳感器和運算放大器構(gòu)成的電橋都稱為電橋放大電路。應用于何種場合？應用于電參量式傳感器，如電感式、電阻應變式、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，并用運算放大器作進一步放大，或由傳感器和運算放大器直接構(gòu)成電橋放大電路，輸出放大了的電壓信號。.(一)單端輸入電橋放大電路Z1Z2Z4Z3R2R1bauou-+Aa)反相輸入R+ΔRR2R1uoRRRu-+Ab)同相輸入.電橋電源浮置，電源在R1和R2不產(chǎn)生電流，a點為虛地：R1uo/（R1+R2）=-[Z4/（Z2+Z4）-Z3/（Z1+Z3）]u若Z1=Z2=Z4=R,Z3=R(1+δ)uo=（1+R2/R1）Z2Z3-Z1Z4（Z1+Z3)(Z2+Z4）u則Uo=(1+R2/R1)u4δ1+(δ/2)非線性同相輸入也可推出類似結(jié)果特點：1.放大倍數(shù)與橋路電阻無關(guān)調(diào)整增益方便

2.電源浮置,不太方便.(二)差動輸入電橋放大電路Ub=UR(1+δ)R+R(1+δ)=U(1+δ)/(2+δ)虛短：Ua=UbUo=（1+2R1R）δ1+（δ/2）U4特點：1.非線性2.A的共模抑制比要高3.放大倍數(shù)與橋路電阻有關(guān)4.R與R1的溫度系數(shù)要一致由線性疊加：Ua=Uo2R2RR1++2u=UoRR+2R1+2uub-+ARR(1+δ)RRR1R2uuoua。。.(三)線性電橋放大電路Ua=[(Uo–U)R1/(R2+R1)]+U=(UoR1+UR2)/(R2+R1)Ub=UR3/(R1+R3)Uo=(1+R2R1)(R3R1+R3)-R2R1U=R3-R2R1+R3U========-RUR1+RδR3=R輸出與傳感器電阻相對變化率成線性關(guān)系,電路量程大，但靈敏度較低。由虛短：Ua=Ub。R2=R(1+δ)R1R1+-uR3UaUbUo。。.二節(jié)線性化放大電路線性化電路是一種增益不是常數(shù)，而與輸入成某種函數(shù)關(guān)系的特殊放大電路，非線性特性有的可用明確的數(shù)學表達式描述，但在測量技術(shù)中一般是任意的特殊函數(shù)，比如要測量某一非電量，其傳感器輸出的模擬電壓對被測物理量成非線性關(guān)系，但我們要求模擬電壓對被測參數(shù)的關(guān)系為線性，這就要增加一個所謂的“線性化電路”方法硬件（在放大環(huán)節(jié)）軟件折線近似法串聯(lián)線性化電路反饋線性化電路多項式近似法函數(shù)計算法查表法串聯(lián)線性化電路反饋線性化電路.一.折線近似法線性化電路

(一)折線串聯(lián)(原理)xUoU1U2

串聯(lián)法的特點:線性化電路的特性是傳感器特性的反函數(shù),傳感器若漸增,電路要漸減

分段越多,線性化精度越高傳感器測量放大電路線性化電路XU2U1Uo.

(一)折線串聯(lián)(漸減)漸減特性：R1/r1＜R2/r2＜R3/r3(1)

當Vi≤（R1/r1）VR時，D1、D2都不導通，Vo=(R’3/R3)Vi,tgα1=R’3/R3(2)當（R1/r1）VR≤

Vi≤(R2/r2)VR時，D1導通(D'1截止),D2截止(D'2導通)V1=R’1/R1[Vi-(R1/r1)VR]Vo=(R’3/R3)Vi-(R’1/R1)(R’3/R"1)[Vi-(R1/r1)VR]tgα2=R’3/R3-(R’1/R1)(R’3/R"1)(3)當Vi≥(R2/r2)VR時,D1、D2都導通(D'1D'2截止)V1=R’1/R1[Vi-(R1/r1)VR],V2=R’2/R2[Vi-(R2/r2)VR]Vo=(R’3/R3)Vi-(R’1/R1)(R’3/R"1)[Vi-(R1/r1)VR]-(R’2/R2)(R’3/R"2[Vi-(R2/r2)VR]tgα3=R’3/R3-(R’1/R1)(R’3/R"1)-(R’2/R2)(R’3/R"2)各折點電壓取決于R1/r1，R2/r2等的比值，轉(zhuǎn)折點的斜率可調(diào)整R”1，R”2和R’3的值。第一種情況時，D1’、D2’都導通，使運放仍處于閉環(huán)工作狀態(tài)uiR0R0R1R3R3'R1'-+-+-+-+D1D1'D2D2'r1r2R2R2'R2'R1'R1''R2''uououiuRA1A0A2A3V1V2R2'''R1'''α1α2α3○○··ui在u1、u2處產(chǎn)生正電壓UR產(chǎn)生負電壓.

(一)折線串聯(lián)(漸增)tgα1=R’3/R3本電路為漸增特性,經(jīng)分析其斜率和轉(zhuǎn)折點電壓為:tgα2=R’3/R3+(R’1/R1)(R’3/R"1)tgα3=R’3/R3+(R’1/R1)(R’3/R"1)+(R’2/R2)(R’3/R"2)Vi1=(R1/r1)VRVi2=(R2/r2)VRVoViR0R0R1R3R3'R1'-+-+-+-+D1D1'D2D2'r1r2R2R2'R2'R1'R1''R2''UoUi-VRA1A0A2A3V1V2R2'''R1'''.一.折線近似法線性化電路

(二)折線反饋(原理)傳感器放大器非線性反饋xf(x)+-UoUifUfΔU反饋網(wǎng)絡的特性要和傳感器的特性相同.(二)折線反饋(電路)S1S2S3S4UOf1UOf2UOf3UOf4Uif1Uif2Uif3Uif4uifUOfVS1VS2VS3是穩(wěn)壓管,起開關(guān)作用,ES1，ES2，ES3是基準電壓,折點電壓⑴當Uif≤Uif1時，Uof＜UOf1，

VS1VS2VS3都不導通，則：斜率S1=ΔUOf1/ΔUif1、=RLRL+R7（1+R2R3+R5R3）⑵當Uif1≤Uif＜U