9.7.4運(yùn)算放大器在信號(hào)處理電路中的應(yīng)用 - 運(yùn)算放大器在信號(hào)處理電路中的應(yīng)用-2

(2)接地負(fù)載轉(zhuǎn)換器(Howland電流泵)

為接地負(fù)載提供穩(wěn)定的輸出電流，運(yùn)算放大器既引入了負(fù)反饋又引入了正反饋環(huán)節(jié)，電路結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。設(shè)輸入uS=0，電路的兩個(gè)反饋系數(shù)為

設(shè)電路參數(shù)選擇合理，使F->F+，即負(fù)反饋占優(yōu)勢(shì)，則此時(shí)電路工作穩(wěn)定，不會(huì)產(chǎn)生振蕩。R1、R2構(gòu)成負(fù)反饋路徑R3、R4構(gòu)成正反饋路徑在運(yùn)算放大器的反相輸入端和同相輸入端列節(jié)點(diǎn)電流方程：如果

(2)接地負(fù)載轉(zhuǎn)換器(Howland電流泵)9.7.2阻抗變換器——實(shí)現(xiàn)阻抗特性的模擬與變換

接地阻抗變換電路的負(fù)反饋能力強(qiáng)于正反饋，因而工作穩(wěn)定。由圖可知該電路等效的接地輸入阻抗為當(dāng)Z為電阻時(shí)：，呈現(xiàn)負(fù)電阻特性；

當(dāng)Z為電容時(shí)：呈現(xiàn)模擬電感特性，模擬電感為9.7.2阻抗變換器——實(shí)現(xiàn)阻抗特性的模擬與變換

絕對(duì)值電路的基本傳輸特性是：當(dāng)輸入uI>0時(shí)，電路的輸出為uO=uI

；當(dāng)輸入電壓uI>0時(shí)，則uO=-uI

。因此當(dāng)電路輸入電壓為正弦波時(shí)，在該電路的輸出端可以得到全波的輸出波形，實(shí)現(xiàn)交流-直流的轉(zhuǎn)換。9.7.3絕對(duì)值電路——精密整流電路絕對(duì)值電路工作波形1.反相輸入絕對(duì)值電路當(dāng)輸入電壓uI

>0時(shí)，uO1<0，則VD1截止，VD2導(dǎo)通。-uI1.反相輸入絕對(duì)值電路當(dāng)輸入電壓uI

<0時(shí)，uO1>0，則VD1導(dǎo)通，VD2截止。1.反相輸入絕對(duì)值電路因此無(wú)論uI為正或?yàn)樨?fù)，則uO恒為正，即1.反相輸入絕對(duì)值電路2.同相輸入絕對(duì)值電路當(dāng)輸入電壓uI

>0時(shí)，uO1>0，則VD1導(dǎo)通，VD2截止。2.同相輸入絕對(duì)值電路當(dāng)輸入電壓uI

<0時(shí)，uO1<0，則VD1截止，VD2導(dǎo)通。2.同相輸入絕對(duì)值電路同相比例運(yùn)算電路2.同相輸入絕對(duì)值電路

用二極管實(shí)現(xiàn)的整流電路，在小信號(hào)整流過(guò)程中，由于二極管的導(dǎo)通壓降會(huì)使電路輸出產(chǎn)生死區(qū)和誤差。絕對(duì)值運(yùn)算電路被稱為精密整流電路的原因是：絕對(duì)值電路將二極管引入到運(yùn)算放大器的反饋通路中，二極管的死區(qū)不會(huì)在輸出產(chǎn)生誤差。9.7.3絕對(duì)值電路——精密整流電路同相比例同相比例差分比例9.7.5儀用放大器

儀用放大器通常用于放大傳感器送出的微弱電信號(hào)，為此要求數(shù)據(jù)放大器有很高的電壓增益；由于傳感器的內(nèi)阻往往不是常量，故要求放大器有足夠高的輸入電阻。傳感器輸出信號(hào)中往往含有較大的共模信號(hào)，因此要求數(shù)據(jù)放大器具有很高的共模抑制比。即對(duì)數(shù)數(shù)據(jù)放大器有“三高”要求。根據(jù)虛短、虛斷的概念：9.7.5儀用放大器9.7.5儀用放大器

儀用放大器放大兩個(gè)輸入信號(hào)的差值(差模信號(hào))，抑制共模信號(hào)。儀用放大器有如下優(yōu)點(diǎn)：

(1)輸入級(jí)采用同相比例運(yùn)算電路，因而輸入電阻更高；

(2)抑制共模信號(hào)的能力強(qiáng)；

(3)通過(guò)調(diào)節(jié)增益電阻R1，可以改變電路的電壓增益。9.7.5儀用放大器

集成儀用放大器AD521、AD620、AD624等，在集成電路內(nèi)部將R1分為若干段，并分別由引出線外連，可以將增益設(shè)置成幾擋，也可外接電位器連續(xù)調(diào)節(jié)電壓增益。美國(guó)AD公司生產(chǎn)的集成儀用放大器AD620如圖所示。9.7.5儀用放大器演示一演示二9.7.7可控增益放大器——電壓增益可以調(diào)節(jié)

增益可以通過(guò)編程設(shè)置，也稱為程控放大器。這類放大器適用于信號(hào)幅值變化范圍較大的場(chǎng)合，可以自動(dòng)適應(yīng)輸入信號(hào)，并使其輸出信號(hào)穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)，因而越來(lái)越多地應(yīng)用在自動(dòng)控制、智能檢測(cè)等領(lǐng)域。1.可控增益放大器的基本結(jié)構(gòu)

反相可變?cè)鲆娣糯笃魍嗫勺冊(cè)鲆娣糯笃?/p>

反相比例放大器的增益可大于1，小于1或等于1。因而既可以對(duì)電路輸入的小信號(hào)進(jìn)行放大，也可以對(duì)大信號(hào)進(jìn)行衰減，電路的動(dòng)態(tài)適應(yīng)范圍大。由于該電路的切換開(kāi)關(guān)與電路輸入電阻Ri或反饋電阻Rf串聯(lián)，因而開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通電阻將影響放大器的增益。反相可變?cè)鲆娣糯笃?.可控增益放大器的基本結(jié)構(gòu)

同相可變?cè)鲆娣糯笃?/p>

同相可變?cè)鲆娣糯笃鞑捎猛啾壤糯箅娐方Y(jié)構(gòu)。由于運(yùn)放的輸入電阻很高，可以忽略開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通電阻對(duì)電壓增益的影響，因而適用于采用模擬電子開(kāi)關(guān)的場(chǎng)合。該電路的電壓增益只能大于或等于1，而不能小于1，因此在需要對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行衰減時(shí)，可以在其輸入端加入無(wú)源衰減網(wǎng)絡(luò)。1.可控增益放大器的基本結(jié)構(gòu)

由多個(gè)不同電壓增益的放大電路級(jí)聯(lián)所構(gòu)成的可控增益放大器。2.組合式可控增益放大器

組合式可控增益放大器在每級(jí)放大電路的輸入和輸出端接入切換開(kāi)關(guān)，通過(guò)接入不同的放大電路，實(shí)現(xiàn)程控放大。電路結(jié)構(gòu)雖然復(fù)雜，但是各級(jí)放大電路之間相互獨(dú)立，干擾小，容易設(shè)計(jì)。

集成可控增益放大器用數(shù)字信號(hào)對(duì)其增益進(jìn)行選擇，其放大增益誤差小，一般不會(huì)超過(guò)

0.2%。由于其增益精度高，因而被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療儀器及數(shù)據(jù)采集等系統(tǒng)中。3.集成可控增益放大器

PGA204為程控增益儀用放大器，有16個(gè)管腳，其中A1A0為增益選擇端，用于設(shè)置PGA204的4種放大倍數(shù)。