儀器電路4-特殊放大電路

儀器電路特殊信號(hào)放大電路馮志華中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)精密機(jī)械系2008年秋差動(dòng)放大器主要缺點(diǎn)：輸入阻抗低；電阻匹配困難；共模抑制比不容易做高-+vavbR3

R4R3

R4vo差動(dòng)放大器-+ViVo+--+-+v1v2vavb

R2RwR2R3

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R4vo全差動(dòng)放大器差動(dòng)放大器儀器放大器(IA)儀用放大器的特點(diǎn)現(xiàn)有單片集成儀用放大器:AD621AD623，INA116INA125等，在儀器中得到廣泛的應(yīng)用

差動(dòng)輸入且輸入阻抗很高結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)，適宜于集成化，能達(dá)到很高的共模抑制比和較小的溫度系數(shù)放大倍數(shù)調(diào)整容易AD524的內(nèi)部結(jié)構(gòu)四線(xiàn)法-----兩線(xiàn)的缺點(diǎn)+--+-+v1v2vavb

R2R1R2R3

R4R3

R4vovrefVi電源地-Vcc+Vcc四線(xiàn)法

－－消除了引線(xiàn)上的壓降+--+-+v1v2vavb

R2R1R2R3

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R4vovrefVi電源地-Vcc+Vcc提供直流通道的例子2+-VoINA116R1R2CapacitiveSensorPolarizingVoltage隔離放大的概念1、對(duì)高壓部分的監(jiān)測(cè)；2、肌電、腦電等的測(cè)量；3、工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)；4、電路中不同電位的轉(zhuǎn)換輸入公共端輸出公共端輸出端輸出電路輸入電路同相端反相端+-直流？1.開(kāi)關(guān)電容耦合2.電容隔離柵Ic調(diào)制器

解調(diào)器ISO124使用了比較有特色的調(diào)制與解調(diào)方式。載波頻率在500kHz左右。A1構(gòu)成一個(gè)積分器，采用反向端輸入方式，在動(dòng)態(tài)平衡的情況下，忽略基極電流的影響，必有：否則在積分器的輸出端就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)很大的積分效應(yīng)輸出電壓，但這是不可能存在的。設(shè)ic為恒流源部分對(duì)A1的反向輸入端產(chǎn)生的等效電流，且設(shè)占空比增大時(shí)的電流方向是流出積分器，設(shè)α為矩形波的占空比。iin為Vin在輸入端產(chǎn)生的電流；這樣：因此這是一個(gè)PWM調(diào)制方式。輸入電壓的大小會(huì)控制方波的占空比，這里電壓的輸入范圍為-10V到+10V，輸出占空必為0到100%。解調(diào)器解調(diào)器的基本工作原理可用上面對(duì)調(diào)制器的分析方法進(jìn)行分析。輸出端采用了采樣保持電路，主要是為了消除解調(diào)過(guò)程中的寄生電壓紋波。3.光耦光耦之線(xiàn)形光耦I(lǐng)2=f(I1);I3=f(I1)I2=I3前提條件：G1和G2性能一致R3=R2Uo=Ui調(diào)制器4.變壓器隔離解調(diào)器ViVo一個(gè)簡(jiǎn)單的調(diào)制的例子：Ω0》ω隔離放大器的有關(guān)參數(shù)隔離耐受電壓（VISO）也叫介電耐受電壓，它與器件使用的絕緣材料、封裝形式有關(guān)。一般均具有740V---7.5kV的電壓。隔離電壓的測(cè)試是很?chē)?yán)格的，按照UL規(guī)范，一種常用的方法是，在輸入與輸出端加一個(gè)60Hz的交流電壓，其大小為：2Viso,測(cè)試時(shí)間是60秒。寄生電阻（RISO）在輸入和輸出之間等效的直流電阻。測(cè)試時(shí)所加的電壓不能大于隔離電壓。隔離電容Ciso隔離器件的寄生電容應(yīng)該越小越好。一個(gè)10pF的電容，在10MHz的情況下的等效阻抗可以等于：隔離抑制比隔離抑制比(IMR（IMR,IsolationModeRejection)：IMR是一種度量隔離器件對(duì)隔離電壓抑制性能的指標(biāo)。隔離電壓(VIM參見(jiàn)圖1）將在輸出端產(chǎn)生一個(gè)干擾輸出。例如，一個(gè)直流隔離抑制比為160dB的器件，當(dāng)隔離電壓為1000VDC的時(shí)候，在輸出端所產(chǎn)生的誤差為：103/108=10-5。即10uV。共模抑制比共模抑制比（CMMR）：共模抑制比表示器件對(duì)共模信號(hào)的抑制能力。它只表示前端放大部分對(duì)共模信號(hào)的抑制能力，定義與一般電子線(xiàn)路里的一致。5B系列隔離放大器的框圖習(xí)題使用儀器放大器可以對(duì)微弱的信號(hào)進(jìn)行放大。分析圖中C1,C2,R1,R2的作用;R1、R2的大小由哪些因素決定？C1C2習(xí)題分析導(dǎo)線(xiàn)L3的作用。如果熱源有一個(gè)共地電勢(shì)并與熱電偶形成電接觸，分析導(dǎo)線(xiàn)L3與熱電偶連接點(diǎn)的位置及導(dǎo)線(xiàn)本身的電阻對(duì)測(cè)量誤差的影響。L3（后面的內(nèi)容為備用資料）91076128311121316+-+-VsVsLOADTOPOWERSUPPLYGROUNDb.ThermocoupleAD5247128311121316+-+-VsVsTOPOWERSUPPLYGROUND9106LOADc.ACCoupledFigure34.IndirectGroundReturnsforBiasCurrentsAD524提供直流通道的例子1+-INA116VoCrystalorCeramicTransducerR1R2VoVoVcmRi1Ri2C1C2Ci2Ci1習(xí)題1uA=6.24146×1012

個(gè)電子/秒1pA=6.24146×106

個(gè)電子/秒1fA=6.24146×103

個(gè)電子/秒1aA=6.24146個(gè)電子/秒1庫(kù)侖相當(dāng)于6.24146×1018

INA116基極電流3fA1.8萬(wàn)個(gè)電子/秒1000uF的電容，用INA116測(cè)量，10年下降1V推導(dǎo)過(guò)程屏蔽層驅(qū)動(dòng)[(V+)+(V-)]/21.開(kāi)關(guān)電容耦合3.光耦瞬態(tài)抑制(TransientImmunity)瞬態(tài)抑制(TransientImmunity).

這個(gè)參數(shù)描述了器件對(duì)快變共模信號(hào)的抑制能力。如圖2所示，在兩個(gè)地之間加一快速上升的電壓，當(dāng)電壓的幅值足夠大、上升得足夠快的時(shí)候，輸出端會(huì)產(chǎn)生一個(gè)理想狀態(tài)下不應(yīng)該有的輸出。實(shí)踐證明這個(gè)值的大小與輸入電壓的變化率有關(guān)。把輸出峰值為50mV的情況下輸入端電壓的變化率就看成是順態(tài)抑制能力指標(biāo)。ISO130具有一個(gè)至少