八大經(jīng)典檢測電路

八大經(jīng)典檢測電路演示文稿第一頁，共十五頁。同相比例放大Au=1十Ri／R2

R1-+A+-USRSR2UFU0輸入阻抗增益ri+=ri(1十AF)ri——運放的開環(huán)輸入阻抗A——運放的開環(huán)增益F——電路的反饋系數(shù)例：某放大器ri＝104Ω開環(huán)增益為104

，F(xiàn)＝0.1（閉環(huán)增益為10），則放大器的閉環(huán)輸入阻抗為107Ω。第二頁，共十五頁。反相比例放大Au=–Rf/R1

USS+-U0-+AR1R2Rf限制帶寬增益特點：性能穩(wěn)定，但輸入阻抗較低注意：在實際電路中，由于電阻的最大值不能超過10MΩ，R如果要提高反相放大器的輸入阻抗，電路的增益要受到限制。第三頁，共十五頁。電流電壓變換放大U0=―Rf·is

U0-+R1R2Rfi1ioAIS增益放大電路的精度取決于Rf的穩(wěn)定性第四頁，共十五頁。差動放大U0-+AR1R1R2R2UCUS/2US/2U－U+U1U2++++----

擴(kuò)大輸入共模電壓范圍增益特點：提高電路共模抑制比，減小溫度漂移。第五頁，共十五頁。自舉型高輸入阻抗放大器I1R2R1UiA1U0A2RpR1RpR2R2IIiU01-++-A1第六頁，共十五頁。斬波穩(wěn)零放大器1.閉環(huán)狀態(tài)斬波穩(wěn)零放大器

Ф1Ф200T1T1T2T2A1OSC+－+_A2+_UiC1S1S3S2Ф1Ф2①②②①A3_+UoC2②①圖中開關(guān)S2和電容C1以及S3、C2、A3分別構(gòu)成兩個采樣—保持電路。第一個采樣—保持電路用來對放大器Al進(jìn)行動態(tài)校零；第二個采樣—保持電路用來維持輸出電壓的連續(xù)性。內(nèi)部時鐘CP由振蕩器(OSC)提供，若在時鐘。0~T1時間內(nèi)，開關(guān)S1、S2、S3，停在①端位置，即S2接通、S1、S3斷開，相應(yīng)電路狀態(tài)如下圖。電路的工作分兩個階段，由時鐘控制開關(guān)完成。第一階段為誤差檢測與寄存第二階段為動態(tài)校零和放大第七頁，共十五頁。放大器工作狀態(tài)之一A2+_A1+_UOS1UC1UOS2UO1C1+_UC2UOA3_+C2+_在此時間內(nèi)電容Cl記存了Al的失調(diào)電壓Uos1，此段時間是放大器誤差檢測和寄存階段。由于此時A3與A1之間被切斷(S3斷開)，所以A3的輸出電壓UO為U0=Uc2

C2上記有的電壓Uc2，是前一時刻放大器A1的輸出電壓。在時鐘T1～T2時間內(nèi)，開關(guān)S1、S2、S3停留在②端位置上，即S1、S3接通、S2斷開，相應(yīng)的電路狀態(tài)如圖放大器工作狀態(tài)之二A1+_A3_+Ui－+－+++__Uos1Uc1Uc2Uo1C1C2U0第八頁，共十五頁。這時，Al同相端與輸入信號Ui接通，由于A1的反相端還保存著前一時刻的失調(diào)電壓Uc1＝Uos1，所以這時A1的輸出電壓Uol為上式表明，A1的輸出電壓不受放大器失調(diào)電壓的影響，只與輸入信號電壓有關(guān)。因此，此段工作時間稱為“動態(tài)校零和放大輸入信號”的工作階段。這時總輸出電壓Uo為當(dāng)時鐘控制開關(guān)再回到①端位置時，Uc2保持不變，放大器A3(接成跟隨器工作)繼續(xù)以A1vUi的幅值向外輸出，保證了輸出電壓的連續(xù)性。開關(guān)的反復(fù)通斷，Al的漂移不斷被校正，這就是動態(tài)校零的工作原理。開關(guān)S1、S2、S3一般用MOSFET完成。第九頁，共十五頁。2.開環(huán)狀態(tài)斬波穩(wěn)零放大器(失調(diào)誤差逐級存儲放大器)開環(huán)狀態(tài)斬波穩(wěn)零放大器原理圖+_A2+_A1UiUosUo1UcU01’S1S2CU0當(dāng)開關(guān)S1、S2都接地，即開關(guān)處于圖示位置時，放大器輸入端對地短路，輸出失調(diào)電壓Uoff使電容器C兩端充電至Uc=Uoff。Uoff為Uoff=A1dUos

電容C上存儲的誤差信號為放大器輸出失調(diào)電壓，電容器C又稱為記憶電容器。A1d為A1放大器的開環(huán)電壓增益。當(dāng)開關(guān)S2斷開，S1接通輸入信號Ui時，放大器輸出電壓U0為輸出到下一級的電壓可見，輸出失調(diào)電壓完全抵消。即失調(diào)電壓被存儲在輸出回路的串接電容兩端，利用此電壓自行抵消放大器輸出的失調(diào)，達(dá)到穩(wěn)零的目的。第十頁，共十五頁。由于誤差采樣期間放大器處于開環(huán)運用，必須防止放大器被失調(diào)電壓驅(qū)入飽和狀態(tài)。因此，每級的增益不能太高，一般低于100倍。為獲得足夠高的總增益，需要多級放大器串接，從而構(gòu)成逐級采樣存儲MOS集成運放，如圖。UoUi+_A1+_A2+_A3

S1S2S3S4C1C2Cn電路工作的兩個階段由時鐘控制MOSFET開關(guān)完成。以上分析建立在下一級Ri無窮大、Ci為零的理想條件下。如果不滿足條件，則由于輸入電阻引起的電流以及由于輸入電容引起的電荷再分布，都會使即失調(diào)電壓不能被完全抵消。此外，時鐘控制脈沖經(jīng)分布電容耦合到MOS管柵極，也將引入失調(diào)電壓。實驗表明，采用斬波穩(wěn)零后，總失調(diào)電壓可減小兩個數(shù)量級，且溫度穩(wěn)定性很好。在實際電路中，采用差動式失調(diào)逐級存儲斬波穩(wěn)零放大器，可進(jìn)一步改善失調(diào)和漂移，這種電路常見于大規(guī)模MOS模擬集成電路之中，如用作A／D(模／數(shù))轉(zhuǎn)換器或比較器。第十一頁，共十五頁。儀用放大器測量放大器由兩級組成，兩個對稱的同相放大器構(gòu)成第一級，第二級為差動放大器——減法器-+A3-+A1-+A2R4R6R7R5R2R1RGV1V2V4V5V3V6V0IG第十二頁，共十五頁。失調(diào)參數(shù)的影響

+-A3-+A2+-A1R1⊿V2⊿V1RGR2=R1R4R4R5R5⊿V0⊿V3假設(shè)由三運放失調(diào)電壓VOS及失調(diào)電流IOS所引起的誤差電壓折算到各運放輸入端的值分別為ΔV1、ΔV2和ΔV3,誤差電壓極性如圖。假設(shè)輸入信號為零，則輸出誤差電壓為：若R4=R5

圖示極性的ΔV1和ΔV2所引起的輸入誤差是相互抵消的。若運放A1和A2的參數(shù)匹配，則失調(diào)誤差大為減小。ΔV3折算到放大器輸入端的值為2ΔV3/Af1，所以等效失調(diào)參數(shù)很小，即對運放A3的失調(diào)參數(shù)要求可降低些。第十三頁，共十五頁。A1VoR11R1A3R8Vi2R7R6Vi1R9R10A2R2R3R4R5RW氖泡NL222kNL122k氖泡10k10k2k22k22k22k22k2k9k10k圖為用于人體心電信號檢測的實用三運放電路。為了避免外科手術(shù)過程中可能存在的高電壓進(jìn)入放大器造成損壞，圖中使用了兩個微型的氖燈NL1、NL1，作為電壓限幅器。微型的氖燈價廉且具有對稱性，當(dāng)兩端的電壓低于擊穿電壓時其電阻接近于無窮大，所以它對電路沒有負(fù)載影響。一旦兩端的電壓超過其擊穿電壓(一般為60V)，則氖燈迅速導(dǎo)通(擊穿后，氖燈本身呈負(fù)阻特性)，使其兩端的電壓降低接近于零伏，從而保護(hù)了放大器。圖中電位器RW用于調(diào)整電阻的比例使得電路的共模抑制比最大。調(diào)試電路是，在兩輸入端加載一個1V左右的信號(一般為50Hz)，調(diào)整電位器RW使電路的輸出最小，即共模電壓增益最小，從而共模抑制比最大。如果電路中有需要調(diào)整的參數(shù)，通常是電阻阻值（有時也需要調(diào)整電容值），把要調(diào)整的參數(shù)分成兩部分：固定部分和可調(diào)整部分。在一般的要求時，固定部分的取值為該參數(shù)總的標(biāo)稱值的90%，可變部分為20%。在要求比較高時，固定部分的取值為該參數(shù)總的標(biāo)稱值的99%，可變部分為2%。第十四頁，共十五頁。隔離放大電路指前級放大器與后級放大器之間沒有電的聯(lián)系，而是利用光或磁來耦合信號。iFiOiFiO()iFiOceiFiOec()硅光敏二極管：傳輸線性良好和線性范圍