常用儀表放大器,運(yùn)算放大器電路圖-KIA MOS管

常用儀表放大器介紹

儀表放大器主要是放大電壓信號(hào)的作用。

OP07基本放大電路

基本運(yùn)算放大器用法，放大倍數(shù)34（G=RI33/RI34=68/2=34）

三運(yùn)放儀表放大器

第一級(jí)電路讓共模信號(hào)有效地通過(guò)，沒(méi)有任何放大或衰減，第二級(jí)差動(dòng)放大器將共模信號(hào)去除。由于額外提升了差分增益，雖然電阻器的匹配狀況并沒(méi)有改善，但是系統(tǒng)的有效共模抑制能力卻得到了增強(qiáng)。

在實(shí)際應(yīng)用中需要注意：

1）必須在第一級(jí)提供增益；

2）系統(tǒng)的共模抑制不是由前兩個(gè)放大器的共模抑制比性能決定的，而是取決于兩個(gè)共模抑制的匹配程度。然而雙運(yùn)算放大器從來(lái)不會(huì)給出這一指標(biāo)，因此選擇時(shí)必須要求CMRR性能指標(biāo)比需要的目標(biāo)性能指標(biāo)至少好6 dB；

3）如果電阻器有某些對(duì)地的泄露通路，CMRR指標(biāo)就會(huì)降低；

4）儀表放大器前面的元件要盡可能設(shè)計(jì)得平衡。如果儀表放大器同相通路中低通濾波器和反相通路中低通濾波器具有不同截止頻率，系統(tǒng)的CMRR特性將會(huì)隨著頻率的升高而降低。

對(duì)于儀表放大器的第一級(jí)，每個(gè)運(yùn)算放大器都要保持其兩個(gè)電壓輸入端的電壓相同。圖中R4兩端的差分電壓應(yīng)當(dāng)和兩個(gè)輸入端的電壓相同，這個(gè)電壓產(chǎn)生一個(gè)電流，流過(guò)電阻器R3并產(chǎn)生了放大器的增益。

三運(yùn)放儀表放大器通常會(huì)遇到的問(wèn)題有：

1）這一結(jié)構(gòu)放大差分信號(hào)，然后去除共模信號(hào)。兩級(jí)電路之間的中間節(jié)點(diǎn)載荷著大約一半的差分信號(hào)再加上共模信號(hào)。須確保這個(gè)信號(hào)處于運(yùn)放的工作范圍之內(nèi)。當(dāng)改變輸入電壓的共模成分時(shí)，如果看到類似于飽和的現(xiàn)象，則應(yīng)首先檢查這里。

2）流過(guò)R4的電流。當(dāng)把儀表放大器的增益設(shè)置得很高時(shí)，R4就會(huì)很小，這意味著差分電壓很大的時(shí)候，R4上產(chǎn)生的電流也會(huì)相當(dāng)大。需要檢查這種情況對(duì)系統(tǒng)是否有負(fù)面作用。

3）反饋通路中的電容。反饋通路的走線應(yīng)盡可能地短，反饋通路過(guò)大的電容在高頻時(shí)會(huì)使共模抑制比性能降低。

兩運(yùn)放儀表放大器

如果不需要三運(yùn)放結(jié)構(gòu)如此高的性能，可使用兩運(yùn)放結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)化。這種結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，它只需要兩個(gè)運(yùn)算放大器和四個(gè)電阻器，如圖所示。由于很少有包含三個(gè)運(yùn)放的器件，因此三運(yùn)放結(jié)構(gòu)通常需要使用一個(gè)四運(yùn)放器件。而多余的一個(gè)運(yùn)放需要消耗更多的功率，所以兩運(yùn)放結(jié)構(gòu)在能耗方面也會(huì)更低。

此外，和三運(yùn)放結(jié)構(gòu)一樣，兩運(yùn)放結(jié)構(gòu)電路也具有很高的輸入阻抗。但是兩運(yùn)放儀表放大器的性能要差一些，通過(guò)計(jì)算分析，這種結(jié)構(gòu)的共模抑制比對(duì)電阻器阻值變化的靈敏度比差分放大器結(jié)構(gòu)略高一些。最壞情況下，對(duì)于0.1%的電阻器匹配條件下的CMRR不是54 dB，而是50.5 dB。與三運(yùn)放儀表放大器不同的是這個(gè)CMRR數(shù)值不隨增益的增加而改善。由于兩個(gè)通路不平衡，同相通路信號(hào)的頻率響應(yīng)與反相通路信號(hào)不同。由于反相通路要通過(guò)兩級(jí)電路而不是一級(jí)電路，因此在反相通路中出現(xiàn)了一個(gè)相位延遲，并且壓擺率和帶寬特性也會(huì)不同，其噪聲性能也會(huì)差一些。

兩運(yùn)放儀表放大器常見(jiàn)的問(wèn)題是：

1）由于第一級(jí)的輸出電壓即放大了的輸入電壓，其中包括共模電壓，因此需要注意第一級(jí)的輸出電壓；

2）由于兩運(yùn)放儀表放大器的CMRR對(duì)于電阻的匹配情況極為敏感，因此需要注意電阻器的匹配；

3）高頻性能。因此，對(duì)于這三種結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)：差動(dòng)放大器 這種放大器很好，也很簡(jiǎn)單，只需要一個(gè)運(yùn)算放大器和四個(gè)電阻器。然而，它的輸入阻抗與所選電阻器的數(shù)值有關(guān)，而且噪聲和CMRR的性能也較差。

2）三運(yùn)放儀表放大器 第一級(jí)電路提供高輸入阻抗。當(dāng)我們?cè)诘谝患?jí)電路中引入增益時(shí)，還提高了噪聲和CMRR的性能。

兩運(yùn)放結(jié)構(gòu)儀表放大器 這種電路結(jié)構(gòu)比三運(yùn)放結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單得多，并且也具有很好的輸入阻抗特性。然而，其噪聲和CMRR性能不能隨著增益的增加而改善。

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