基于TI器件的模拟电路设计-隔离放大器电路设计

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TI运算放大器仪表放大器电路设计说明书

1ZHCA850–December 2018三级运算放大器仪表放大器电路Analog Engineer's Circuit:AmplifiersZHCA850–December 2018三级运算放大器仪表放大器电路设计目标输入V idiff (V i2-V i1)共模电压输出电源V i diff Min V i diff Max V cm V oMin V oMax V cc V ee V ref -0.5V+0.5V±7V–5V+5V+15V–15V0V设计说明此设计使用3个运算放大器构建分立式仪表放大器。

电路将差动信号转换为单端输出信号。

仪表放大器能否以线性模式运行取决于其构建块（即运算放大器）能否以线性模式运行。

当输入和输出信号分别处于器件的输入共模和输出摆幅范围内时，运算放大器以线性模式运行。

这些范围取决于用于为运算放大器供电的电源电压。

设计说明1.使用精密电阻器实现高直流CMRR 性能2.R 10设置电路的增益。

3.向输出级添加隔离电阻器以驱动大电容负载。

4.高电阻值电阻器可能会减小电路的相位裕度并在电路中产生额外的噪声。

5.能否以线性模式运行取决于所使用的分立式运算放大器的输入共模和输出摆幅范围。

线性输出摆幅范围在运算放大器数据表中A OL 测试条件下指定。

2ZHCA850–December 2018三级运算放大器仪表放大器电路设计步骤1.此电路的传递函数：2.选择反馈环路电阻器R 5和R 6：3.选择R 1、R 2、R 3和R 4。

要将Vref 增益设置为1V/V 并避免降低仪表放大器的CMRR ，R 4/R 3和R 2/R 1的比值必须相等。

4.计算R 10以实现所需的增益：(1)5.要检查共模电压范围，请从参考文献[5]中下载并安装程序。

通过为内部放大器具有所选放大器（在本例中为TLV172）所定义的共模范围、输出摆幅和电源电压范围的三级运算放大器INA 添加代码，对安装目录中的INA_Data.txt 文件进行编辑。

基于Multisim光耦隔离放大电路课程设计

沈阳工程学院课程设计设计题目：隔离放大电路系别自动控制工程系班级测控本091学生姓名庄国庆学号 2009308126 指导教师黄硕职称讲师起止日期：2011年 5月 9日起——至 2011年 5月 13日止沈阳工程学院课程设计任务书课程设计题目：光耦隔离放大电路系别自控系班级测控本091 学生姓名庄国庆学号 2009308126指导教师黄硕职称讲师课程设计进行地点：任务下达时间： 2011年 5 月 9 日起止日期：2011年 5月 9 日起——至 2011年 5 月 13日止教研室主任 2011 年月日批准隔离放大电路的设计1 设计主要内容及要求1.1 设计目的：（1）掌握隔离放大电路的构成，原理与设计方法；（2）熟悉模拟元件的选择，使用方法。

1.2基本要求：（1）输入信号为方波，幅度1V，频率100Hz～40kHz；（2）采用适当的隔离设备不影响信号提供者;（3）输出信号上升及下降时间占有方波周期的5%以下；（4）输出信号幅度不低于3V。

1.3发挥部分：<100μs；（1）tpd（2）幅度分段可调；（3）其他。

2 设计过程及论文的基本要求：2.1 设计过程的基本要求（1）基本部分必须完成，发挥部分可任选2个方向：（2）符合设计要求的报告一份，其中包括逻辑电路图、实际接线图各一份；（3）设计过程的资料、草稿要求保留并随设计报告一起上交；报告的电子档需全班统一存盘上交。

2.2 课程设计论文的基本要求（1）参照毕业设计论文规范打印，文字中的小图需打印。

项目齐全、不许涂改，不少于3000字。

图纸为A3，附录中的大图可以手绘，所有插图不允许复印。

（2）装订顺序：封面、任务书、成绩评审意见表、中文摘要、关键词、目录、正文（设计题目、设计任务、设计思路、设计框图、各部分电路及参数计算（重要）、工作过程分析、元器件清单、主要器件介绍）、小结、参考文献、附录（逻辑电路图与实际接线图）。

3 时间进度安排顺序阶段日期计划完成内容备注1 2010.5.24 讲解主要设计内容，学生根据任务书做出原始框图打分2 2010.5.25 检查框图及初步原理图完成情况，讲解及纠正错误打分3 2010.5.26 检查逻辑图并指出错误及纠正；讲解接线图绘制及报告书写打分4 2010.5.27 继续修正逻辑图，指导接线图绘制方法，布置答辩打分5 2010.5.28 答辩、写报告打分沈阳工程学院模拟电子技术课程设计成绩评定表系（部）：自控系班级：测控本091 学生姓名：庄国庆指导教师评审意见评价内容具体要求权重评分加权分调研论证能独立查阅文献,收集资料；能制定课程设计方案和日程安排。

基于TI器件的模拟电路设计-对数放大器电路设计

NPN晶体管，具有电流吸收输入，产生负输出电压
动态范围可以扩展到在120 dB
PNP型，对数放大器变为电流源出电路，输出为正极性
在输上出相图应1所的示电电压路：中，BJT对数放大器输入到IIN的电流使运算放大器A

其中： k = 1.381 x 10-23 J/°K T = 绝对温度(°K) q = 1.602 x 10-19°C III(CIS在N===等反集对式向电数中饱极放，和电大“电流器ln流(输”m表(Am入示或A电或自与流与然I(ImNI对I和AN数或和IS。与I的C也I的单C可和单位以I位相S采的相同用单同) 位“) 相Lo同g1)0”表示以10为底的对数)。
基带对数放大器这类电路处理快速变化的基带信号，适用于需要对交流信号进行压缩
的应用(通常是某些音频和视频电路)。放大器输出与瞬时输入信号的对数成正比。一种特殊的基带对数放大器是“真对数放大器”，其输入双极性信号，并输出与输入极性一致的压缩电压信号。真对数放大器可用于动态范围压缩，例如射频IF级和医疗超声波接收器电路等。
AD538的总传递函数为Vo=Vy(Vz/Vx)m。特定函数的编程通过引脚绑定进行。
利用芯片的对数比和输出部分，则可以执行直接对数比运算。
AD538电源电压范围很宽，为±4.5 V至±18 V，可以采用 ±5 V、±12 V和±15 V标准电源供电。
AD538在工业温度范围（-25°C至+85°C）内提供两种精度等级（A和B）产品，在军用温度范围（-55°C至 +125°C）内提供一种等级(S)产品。
采用负反馈，运算放大器能够为BJT的基-射结提供足够的输出电压，可确保所有输入电流由器件的集电极吸入。

使用PSpice for TI仿真复杂的模拟电源和信号链电路

人们通常期望硬件工程师能在紧迫的项目时间内交付成果。

电路和系统设计人员必须使用一切工具来构建精确、可靠工作的设计方案，使其在第一次运行表现良好。

为了满足这些需求，加之如今不断变化的办公环境，意味着可以在家或远程操控的电路仿真和验证工具比以往任何时候都更具价值。

我们发现，工程师正在缩减设计的原型设计和评估阶段。

某些情况下，他们会直接使用最终的印刷电路板（PCB），但大家都希望能降低电路错误的风险。

为此，德州仪器针对高性能、全功能模拟仿真平台的日益增长的需求，与Cadence一同推出了PSpice® for TI，为业内标准OrCAD Pspice环境的全功能版本，使器件评估和在验证时模拟整个子系统变得更容易。

首先，为什么要使用SPICE仿真？数十年来，以集成电路为重点的仿真程序（SPICE）一直在帮助工程师解决硬件设计问题。

电路仿真有三种主要用例：· 器件评估。

有时甚至在实际器件或应用电路实际可用之前，就可测量特定产品在特定应用中的性能。

· 验证设计。

构建物理原型之前，构建和仿真复杂的电路板级和系统级设计能让工程师对其电路充满信心，并缩短设计时间。

设计验证包括在最坏情况下仿真电路运行的能力，以及产品在温度、极端电压和器件容差等参数发生变化时确保能够正常运行。

· 设计调试。

如果设计效果不如预期，工程师通常会通过仿真来解决系统中的问题或漏洞。

无需重新加工和测试实际PCB，SPICE仿真也可找到并初步测试电路修复情况。

利用PSpice for TI，通过电路仿真的能力来完成这些任务可帮助您缩短开发时间并推动产品快速上市。

基于计算机的仿真具有固有优势。

例如，如今在家办公更为普遍，使用仿真意味着您可在任何地方的项目上取得重大进展。

您也无需等待零件、PCB或实验室设备，只需建立您的仿真测试台即可。

您可以通过电子方式与其他团队成员轻松共享电路仿真，以进行较大的系统级仿真或同行设计审查。

Ti大学计划运放选型、原理、设计等基础知识手册

前言作为世界领先的半导体产品供应商，TI 不仅在DSP的市场份额上有超过65％占有率的绝对优势；在模拟产品领域，TI 也一直占据出货量世界第一的位置。

而本手册是针对中国大学生创新活动的简化选型指南，帮助老师和同学们快速了解TI的模拟产品。

需要提醒大家的是，这本手册仅仅涵盖了TI模拟产品的一小部分，如果您需要更为全面细致的选型帮助和技术文档，请访问/analog以获取运算放大器，数据转换器，电源管理，时钟，接口逻辑和RF等产品信息，访问 /mcu 以获得更多MSP430,Tiva和C2000的产品信息。

众人拾柴火焰高，如果你读过本手册的前面几个版本，一定会对其中略去的几个章节耿耿于怀，也会对其中草草结束的部分感到不满，今年在TI中国大学计划工程师团队的共同努力下,我们基于2012年的版本将本手册进行了第一阶段的充实工作。

比如我们加入了原理部分，解读了放大器，数据转换器，电源的指标和选型方案；比如我们完善了应用技巧相关的章节，突出了实际操作中需要注意的问题，比如噪声控制，PCB设计，等等；比如我们开始逐步强调模数混合系统设计的重要性，毕竟在现代的电子系统中，纯模拟的模块已经越来越少了。

诸如这些改进，都是为了把更多的业界先进技术带给高校学生，加强同学们的工程实践能力，培养系统设计意识。

本手册将分为以下几部分介绍信号链和电源相关的知识及TI产品在大学生创新活动中的应用：第一部分：运算放大器的原理和设计，由王沁工程师整理和编写；第二部分：数据转换器的原理和设计，由崔萌工程师整理和编写，钟舒阳和谢胜祥两位工程师也参与了其中的部分章节；第三部分：线性电源和开关电源的原理和设计，由胡国栋工程师整理和编写，汪帅工程师也参与了其中的部分章节。

全书由黄争规划并进行了校对和修改。

但是由于时间仓促，水平有限，手册中一定存在不少错漏，请大家积极给予反馈，提出宝贵意见。

德州仪器中国大学计划TI 概览德州仪器公司，Texas Instruments，即TI，是总部在美国德克萨斯州的一家高科技企业。

利用光耦实现模拟隔离放大电路的原理及设计

本文提出了一种新的隔离放大器的设计方案，该方案结构简单，且选用通用器件，易于实现。

通过将本电路与AD公司的AD210AN集成模拟隔离放大器进行实验对比。

本隔离放大电路在带宽上要优于集成模拟隔离放大器。

隔离放大器按传输信号的类型。

可以分为模拟隔离和开关隔离放大器。

模拟隔离放大器的生产商和产品种类均较少，且产品价格比较昂贵。

开关隔离放大器的生产商较多，产品种类也多，价格较低，相对便宜。

高价位的模拟隔离放大器限制了其应用范围。

而文献[2]中提到的双通道隔离放大器结构复杂。

且对隔离间距有较高的要求，而文献[3]中所提到的光电耦合隔离放大器则对元器件参数有较高的要求。

文献[4]中提到的隔离放大器对隔离器件间距也有特殊要求。

1新型电路原理笔者设计的隔离放大器的原理电路。

本隔离放大电路主要由光电耦合器和运算放大器构成。

光电耦合器选用普通光耦TLP521，运算放大器则选择通用运算放大器LF353。

通过这两种普通器件的搭配.所得到的隔离放大器性能和专用模拟隔离放大器的性能相近。

放大器加普通光耦组成的隔离放大电路。

本隔离放大电路由输入和隔离输出两部分构成，且两部分使用隔离的电源(Vcc1、Vee1和Vcc2、Vee2供电。

输入部分由运放U1，电阻R1、R2、R3、R4、R5，电容C1、C2，光电耦合器OPT1、OPT2、OPT3、OPT4的发光二极管部分OPT1_A、OPT2_A、OPT3_A、OPT4_A和OPT1、OPT3的光敏三极管部分OPT1_B、OPT3_B组成，由正电源Vcc1和负电源Vee1供电。

OPT1_A、OPT2_A和OPT3_A、OPT4_A 的电流构成差动放大输入。

R1和R2为运放的输入电阻，R3和R4可为四个光耦的发光二极管(LED)提供偏置和控制电流。

运放U1和光耦OPT1、OPT3组成了一个射级跟随器，R5上的电压即为运放的输入电压。

运放的带宽决定着构成隔离放大器的带宽。

现有的集成模拟隔离放大器的带宽均在100kHz以下，而常用运放的带宽是这个带宽的几倍到几十倍。

高压隔离线性光耦放大电路设计

涂海盆
涂泽钊
Ｉｐ＝Ｋ，Ｉ１．，
Ｉ＝Ｋ２Ｉｐ２ ·，
其中Ｋ＂２表明Ｉｆ，，，＂ＩＫＩ，，ｐＩ的变化规律，ｌ随１ｐ２
可称为光辐合函数。由于Ｄ，２１Ｄ用相同的工艺作成并与Ｄ封装在一起，Ｏ因此，它们的光祸合函数的变
８８
《单片机与嵌入式系统应用》合订本（－６１）
ＳＡＴ为平时，Ｄ００始ＴＲ变低电ＡＣ８开转痪，２转换时
间约为２５．ｔＤＯ２转换期间，Ｌｓ。在ＡＣ＆。读存储区开
始读操作，同时ＤＣ８２Ａ０３开始转换，存储区的读操
作时间设为１ｊ。当ＡＣ８。结束后，Ｔ变ｃｓＤ０２转换ＩＮ为低电平，同时写存储区进行写操作，１后，延时ｐｓ
嵌入式系统应用开发
、｜｜』ｒ｜ｅｓ尸
８９
接通
道
选
择
驱
动
电
万方数据
Ｕ１构成一个负反馈放大器，其同相输人端和反相输人端的电压应近似相等，即满足式（）２：Ｖｔ，Ｒ１；，· ｉＩ（）２Ｕ３是一个射极跟随器，输人阻抗很高，输出电压Ｖ等于输人端电压：。
化规律相当一致，故可设：
Ｋ一Ｋ
ｚ．１ｌ
·，Ｉ
（）１
图１Ｉ３０Ｉ０是线性光祸合器件，中Ｔ，适合交流与
直流信号的隔离放大，主要技术指标如下：令带宽＞２０；０ｋｚＨ
实际上可以把Ｋ看作常数，的值是ＴＬ０ＫＩ３０的电气参数，典型值为１。参数取值范围为。７一．５

基于TI器件的模拟电路设计-隔离放大器电路设计

ISO120/ISO121构成的 4～20mA驱动器电路
（8）电力线监测电路 ISO120/ISO121构成的电力线监测电路如图所示。
ISO120/ISO121构成的电力线监测电路
（9）ECG（Electrocardiograph，心电图）放大器 ISO120/ISO121构成的ECG放大器电路如图所示。
TI推出的ISO72x系列隔离器采用电容耦合技术
8.1 隔离放大器电路基础
8.1.3 隔离器的技术特性 1．两端隔离电压
8.1 隔离放大器电路基础
8.1.3 隔离器的技术特性 2．瞬态抗扰度
隔离层的分布电容提供了一个瞬态信号通道，使瞬态信号可以穿过隔离层，并破坏输出波形。
8.1 隔离放大器电路基础
与时钟频率的关系表。
（2）增益调节 ISO120/ISO121的增益调节电路如图所示，增益为
ISO120/ISO121的增益调节电路
（3）失调调节 ISO120/ISO121的失调调节电路如图所示。
ISO120/ISO121的失调调节电路
（5）电源和信号连接 ISO120/ISO121的电源与信号连接方式如图所
个隔离层上进行通信。最常见的例子就是变压器，其磁场大小取决于主级和次级绕组的线圈结构(匝数/单位长度)、磁芯的介电常数，以及电流振幅。
ADuM1100是ADI推出的iCoupler技术的一个例子
3．电容耦合隔离技术电容耦合隔离技术是在隔离层上采用一个不断变化的电场
传输信息，示意图如下图所示。各电容器极板之间的材料是一个电介质隔离器，并形成隔离层。该极板尺寸、极板之间的间隔和电介质材料等都决定着电气性能。
8.1.3 隔离器的技术特性
3．自动防护
自动防护是指在输入损耗状态下一个确定的或已知的输出状态。例如，ISO72x系列使用一个周期脉冲来确定输入结构是否有电，并且是否正在工作。如果隔离器的输出端在4μs以后没有接收到一个脉冲，那么该输出被设置为一个高状态。

基于TI器件的模拟电路设计-互阻抗放大器电路设计

5.1 互阻抗放大器基础
5.1.2 Decompensated 放大器
5.1 互阻抗放大器基础
5.1.3 互阻抗放大器典型应用电路形式
TIA 光电检Βιβλιοθήκη 电路5.1 互阻抗放大器基础
5.1.3 互阻抗放大器典型应用电路形式
5.1 互阻抗放大器基础
5.1.3 互阻抗放大器典型应用电路形式
DAC 的电流转电压输出电路
5.4 单位增益稳定的运放构成的互阻抗放大器电路例
5.4.1 采用电压反馈放大器设计的互阻抗放大器电路
采用一个345 MHz轨到轨输出的电压反馈放大器LMH6611设计的一个简单的互阻抗放大器（也有资料称为跨阻放大器）电路如图所示，电路中包含有光电二极管和运算放大器内部电容。
5.4 单位增益稳定的运放构成的互阻抗放大器电路例
5.1 互阻抗放大器基础
5.1.1 TI公司的互阻抗放大器
在需要电流转电压的应用场合, 如检测微弱光电流信号的场合, 通常需要用到互阻抗放大器（TIA）。TI公司可以提供一系列的互阻抗放大器，TI公司的互阻抗放大器是模拟放大器和线性解决方案的组成部分。TI公司可以提供系列的互阻抗放大器产品，该系列产品主要的优势在于低噪声, 能支持反馈高增益下宽带应用，这些特点在微弱光检测的场合是非常关键的。
表5.1.1
5.1 互阻抗放大器基础
5.1.2 Decompensated 放大器
Decompensated 放大器指的是非单位增益稳定的放大器。如表5.1.1所示， LMH6624、LMH6626、LMH6629、OPA2846、OPA657、OPA659、 OPA843、OPA846、OPA847 是非单位增益稳定的放大器为（即 Decompensated 放大器）。

基于TI的电源电路设计

TI 的“电源管理”类器件是模拟器件家族中的重要分支，包括插入式电源（Plug-in Power)、线性电源（LDO)、DC-DC 转换器、电源控制器、电池管理、热交换、特殊功能电源、DSP 及 FPGA 电源、数字电源等。
2
图 1.1.1 TI 公司模拟和数模混合集成器件家族简介
1.2 TI 公司的电源管理类器件
在 TI 公司的“电源管理”主页上（/lsds/ti_zh/analog/powermanagement/power_portal.page），可以提供：交叉参考搜索、应用手册、培训、工具和软件、方框图、PowerLab™参考设计库、WEBENCH® 设计中心等选项，单击这些选项，可以查找相关产品参考设计、应用笔记、系统方框图、工具和软件等。
“信号的后处理”类器件主要包括 DAC（数/模转换器）、电压放大器、功率放大器及功率驱动器等，TI 的 DAC 有串行型 R-2R 网络型、电流引导型和 Δ -Σ 型。TI 的功率放大器有 AB 类、D 类功放、缓冲器、脉宽调制驱动器等。 6. 信号的执行
“信号的后处理”输出可以直接连接“信号的执行”机构，包含有：信号显示、继电器、电动机、扬声器、LED（数码管）、螺线管等。 7. 接口
TI 的“接口”类器件可以提供包括各种类型和标准的接口和总线、产品和解决方案，如 LVDS/MLVDS 逻辑接口、RS-485/422 接口总线、CAN 总线、串行千兆比特（bit)收发器、 USB 接口、PCI 总线、1394 接口、UART（通用异步收发机接口）、GTLP/ VME 等。以及 TI 的低功耗无线及射频识别（RFID）。 8. 电源管理
4图 1.2.1 德州Fra bibliotek器（TI）公司的电源产品结构树单击图 1.2.1 所示的选项，可以选择应用所需的电源器件系列产品。

宽带放大器2010年大学生电子TI设计大赛作品）

宽带放大器2010年大学生电子TI设计大赛作品）宽带放大器摘要：本系统由运算放大电路、输出电压有效值检测电路、开关电源电路、单片机控制显示电路四部分组成。

运算放大电路包括由OPA820构成的前级放大电路，OPA842构成的中间级放大电路以及两片THS3091级联构成功率放大电路。

开关电源电路将提供的＋5V电源转换为±15V电压驱动功率放大电路。

整个系统的通频带为20Hz～5MHz,最小增益为0dB,增益可以达到40dB。

电路输出电压峰峰值不小于10V，输出波形无明显失真。

控制显示电路选用TI公司生产的MSP430F149单片机为控制芯片，根据检测到的输出电压峰值计算输出电压的有效值，并由液晶显示，人机界面友好，有较强的实用性。

关键词：有效值检测；开关电源；功率放大电路； MSP430F149一、系统方案比较与选择1.1中间级放大电路方案一、采用分离元件进行中间级放大调理，由于信号带宽高，采用分离元件电路复杂、调试繁琐，而且分立元件的噪声和分布电容不容易解决。

考虑到在短时间内不容易做出来，所以不采用此方案。

方案二、采用集成芯片电路，例如采用宽带、低噪声、电压反馈芯片OPA842构成中间级放大电路。

反馈电阻用电位器，使得电路的放大倍数连续可调。

电路的应用更加灵活，方便。

1.2功率放大电路方案一、用分离元件，此方案元器件成本低，易于购置，但是设计、调试难度太大。

在短时间内手工制作的电路板难以达到实验设计的要求，因此不采用此方案。

方案二、采用功率放大芯片。

这种方法简单，调节方便。

但是集成功放一般用于音频放大，无法满足带宽的需要。

方案三、采用驱动负载能力较大的放大器实现。

可以利用两片THS3091级联，构成功率放大电路。

THS3091是一款高压、低失真、电流反馈运算放大器，它的带宽高达210Mhz（G = 2, RL = 100)。

其最大输出电流为250mA，若用一片THS3091，驱动不了题目要求的最大不失真电压峰峰值10V的输出。

隔离放大器的设计

隔离放大器的设计电子电路抗干扰设计的有效方法是利用光电隔离。

但是，由于光电隔离器件的电流传输系数是非线性的，直接用来传输模拟量时，非线性失真较大、精度差，我们利用光电耦合器件与运算放大器结合设计一个线性度较好的模拟量光隔离放大器电路如图3-29所示。

图3-29 光电隔离放大器其中，G 1,G 2是两个性能、规格相同(同一封装)的光电耦合器，G 1,G 2的初级串连，并用同一偏置电流I 1激励，设G 1和G 2的电流传输系数分别为a 2和a 2，则112I I α= ， 123I I α=（3-6）则集成运放A4具有理想性能，则62R I U U U i ===-+（3-7）而输出电压U 0为()为跟随器5730A R I U =（3-8）因此，电路的电压增益A V 可由下式确定 627310V A R I R I U U ==（3-9）将式（3-4）和（3-5）代入上式，则 1627V A ααR R =（3-10）由于G 1、G 2是同性能、同型号、同封装的光电耦合器（MOC8111）,因此G 1、G 2的电流传输系数a 1和a 2可看作是相等的，所以光耦合放大器的电压增益为67R R A V =（3-11）由此可知，如图所示的光耦放大器增益与G 1,G 2的电流传输系数a 1和a 2无关。

实际上是利用G 1,G 2电流传输系数的对称性补偿了它们之间的非线性。

运放A 5(uA741)接成跟随器形式，以提高电路的负载能力。

运放A 1连接反馈电容C ，用来消除电路的自激振荡。

由于光电耦合器初级、次级之间存在着延迟，使G 1和G 2组成的负反馈电路之间显得迟缓，容易引起电路C 自激振荡，连接电容之后，保证了电路对瞬变信号的负反馈作用，提高了电路的稳定性。

电容C 的容量可根据电路的频率特性要求来确定，经实验和实际应用，电路的非线性误差小于0.2%较好地解决了模拟信号不共地传输的问题。

3.13 可控硅调功控温可控硅调功控温具有不冲击电网，对用电设备不产生干扰等优点，是一种应用广泛的控温方式。

电路中的隔离放大器如何抑制干扰

电路中的隔离放大器如何抑制干扰在电子设备和电路中，隔离放大器起着重要的作用，能够有效地抑制干扰信号。

隔离放大器通常由两个主要部分组成：输入端和输出端之间的隔离元件，以及放大器电路。

本文将重点讨论隔离放大器如何抑制干扰，并介绍其工作原理和常见应用。

一、工作原理隔离放大器的主要工作原理是将输入信号与输出信号之间的接地点进行隔离，避免信号传输时的共模干扰。

其基本原理是通过隔离元件（如变压器或光电耦合器）将输入信号和输出信号之间的接地断开。

这样可以有效地消除地线回路中的噪声，实现信号的高保真传输。

在隔离放大器中，还经常采用差分放大电路，可以进一步抑制共模干扰。

差分放大电路的输入端分为两个相反的输入信号，输出信号是两个输入信号的差值。

这样，即使有共同的噪声源干扰，也能够通过差分运算抵消其中的共模信号。

二、应用场景隔离放大器在许多电路设计中都扮演着重要的角色，特别是在涉及精确测量和信号传输的领域。

下面是一些常见的隔离放大器应用场景：1. 工业自动化：在工业控制系统中，经常需要测量和控制高电压和高电流设备。

隔离放大器可用于把信号从受控设备传输到远离高电压设备的控制器，以确保操作员的安全和测量的准确性。

2. 医疗设备：医疗设备中的隔离放大器用于测量和监测生理信号，例如心电图、血压和体温。

通过隔离放大器的使用，可以避免患者受到电源干扰或其他设备传输的干扰信号。

3. 通信系统：在通信领域中，隔离放大器广泛应用于信号传输和干扰抑制。

例如，在音频放大器中使用隔离放大器可以减少电源噪声和其他环境噪声对音频信号的干扰。

4. 高精度测量：在科学研究和实验室应用中，常常需要进行高精度的测量。

隔离放大器可用于保护测量仪器，避免外部电源和干扰信号对实验结果的影响。

三、干扰抑制技术除了隔离放大器的基本原理外，还有一些其他技术可以进一步提高抗干扰性能。

1. 滤波器：通过在输入端或输出端添加适当的滤波器，可以滤除高频或低频干扰信号，使得输出信号更纯净。

基于Multisim光耦隔离放大电路课程设计

1.3发挥部分：<100μs；（1）tpd（2）幅度分段可调；（3）其他。

2.2 课程设计论文的基本要求（1）参照毕业设计论文规范打印，文字中的小图需打印。

项目齐全、不许涂改，不少于3000字。

图纸为A3，附录中的大图可以手绘，所有插图不允许复印。

隔离放大器PPT课件

运算放大器反相输入端电压低于同相输入端电压，
使其输出电压为正，故LED中有电流流过。LED导通后，通过光电耦合作用，在光电二极管VDl， VD2中会分别产生大小相等的电流il，i2。
+U1
ISO100 10
+U2
2 7 Rf
R1 15
-
+
A
+
uI
16
i1
i2
-
A
3
+
+
8
uo
-
17 IREF1
VD1
图中Cf为反馈电容， Rf为反馈电阻。避免运放输出饱和。 R和C为传感器的等效参数
2021/4/3
.
28
在理想运放条件下，输入电流I等于反馈电流，所以
I
(V1Vo)(jCf
1 Rf
)
[V1(AoV1)](jCf
1) Rf
V1[j(1Ao)Cf (1Ao)R 1f ]
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.
29
等效电路
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12
AD202隔离放大器
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输入引出4端 1、3输入端 5、6隔离电源输
出端
输出阻抗较高
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14
2. 应用实例
在某些电桥测量电路中，为了抑制电桥的直流共模电压，提高测量精度，往往需要浮空电源供电。浮空隔离的可程控增益的放大电路如下图所示。它由测量电桥、隔离放大器、多路模拟开关和一些辅助电路构成。
Vo 1
Q
Cf
gf
j
Vo
Q Cf
2021/4/3

锁定放大器设计

锁定放大器设计报告一、方案选择本系统是基于相敏检波(PSD)技术的锁定放大器(LIA)，用于实现强干扰背景下uV级微弱信号的有效检测。

本文给出一种基于TI器件的解决方案。

系统由信号通道、参考通道、相敏检波器三部分组成。

其中信号通道由加法器、分压网络组成，实现信号与干扰的叠加并将大信号衰减为微弱信号，参考通道包括移相电路、触发整形电路，生成用于驱动模拟开关实现PSD的方波信号。

相敏检波器为核心，检波后经低通滤波输出直流信号供AD采样处理。

经单片机简单计算，在液晶屏上显示微弱信号幅值。

经测试，本系统较好完成了微弱信号的检测。

参考信号R(t)输入后分两路，一路送信号通道，一路送参考通道。

R(t)在信号通道中经过3600倍衰减获得待测微弱信号，送加法器与干扰叠加，是否引入干扰、干扰倍数可通过切换继电器控制，且干扰也经过同结构纯电阻网络分压，叠加了干扰的微弱信号经两阶带通滤波器滤波后送相敏检波器处理。

R(t)在参考通道中先经移相电路移相，使得与信号通道末的微弱信号相位一致，经触发整形生成驱动方波送相敏检波器处理。

相敏检波器利用模拟开关实现检波，输出信号经两阶低通滤波提取直流分量。

AD进行采样转换，单片机读取AD值，进行简单计算处理现实对应微弱信号幅值。

总体设计框图如图1.图1 总体设计框图二、理论分析与计算2.1移相电路移相电路核心部分由电阻电容构成，差分输出，可计算出其传递函数为：观察幅频特性，对其取模，可知：可见，图示移相电路具有结构简单、无额外增益、稳定性好的特点，且可以实现0到180°相移。

移相电路纯电阻分压触发整形PSD 相敏检波器干扰选择AD 采样显示Σ加法器干扰源 N(t)小信号S(t)参考输入 R(t)大信号 R(t)信号通道参考通道纯电阻分压图2 移相电路核心2.2带通滤波器由题意，本题需要设计中心频率f0=1000Hz，3dB频带范围为900Hz~1100Hz的带通滤波器。

基于TI器件的模拟电路设计-仪表放大器电路设计

⑤ 所有信号及电源回路最后必须有一个直接或间接的公共点。
3.5 仪表放大器输入偏置电流的接地回路
3.5.2 采用“浮动”源或交流耦合仪表放大器的输入偏置电流的接地回路
3.5 仪表放大器输入偏置电流的接地回路
3.5.2 采用“浮动”源或交流耦合仪表放大器的输入偏置电流的接地回路
3.5 仪表放大器输入偏置电流的接地回路
3.5 仪表放大器输入偏置电流的接地回路
3.5.1 直接耦合仪表放大器的输入偏置电流接地回路
③ 增益确定电阻 RG 一般设于远程地点，以便进行增益切换。但杂散电容和线缆电感可能扰乱器件的频率补偿。某些情况下，有必要在仪表放大器 RG 引脚处安装一个串行 RC，以便增加补偿零，用于校正由杂散电感和电容导致的 LC 共振。该引脚补偿可以提高稳定性，但其代价是，会在频率响应曲线的高端处形成峰值。不幸的是，该补偿（若需要）取决于具体应用，并且多通过实验来确定。
3.5.2 采用“浮动”源或交流耦合仪表放大器的输入偏置电流的接地回路
3.5 仪表放大器输入偏置电流的接地回路
3.5.2 采用“浮动”源或交流耦合仪表放大器的输入偏置电流的接地回路
仪表放大器输入偏置电流的接地回路
3.5.3 AC耦合输入仪表放大器的阻容元件值选择
输入端的电容器C和电阻R构成一个RC高通滤波器，截止频率为：
35仪表放大器输入偏置电流的接地回路352采用浮动源或交流耦合仪表放大器的输入偏置电流的接地回路35仪表放大器输入偏置电流的接地回路352采用浮动源或交流耦合仪表放大器的输入偏置电流的接地回路35仪表放大器输入偏置电流的接地回路352采用浮动源或交流耦合仪表放大器的输入偏置电流的接地回路35仪表放大器输入偏置电流的接地回路352采用浮动源或交流耦合仪表放大器的输入偏置电流的接地回路35仪表放大器输入偏置电流的接地回路353ac耦合输入仪表放大器的阻容元件值选择输入端的电容器c和电阻r构成一个rc高通滤波器截止频率为

隔离放大电路报告3

隔离放大电路报告3沈阳工程学院课程设计设计题目：隔离放大电路系别班级学生姓名梅职称—至2010年5月28日止沈阳工程学院课程设计任务书课程设计题目：隔离放大电路系别班级指导教师职称课程设计进行地点：任务下达时间：2010年 5 月12 日起止日期：2010年5月24 日起——至2010年5 月28日止教研室主任2010 年5月5 日批准隔离放大电路的设计1 设计主要内容及要求1.1 设计目的：（1）掌握隔离放大电路的构成，原理与设计方法；（2）熟悉模拟元件的选择，使用方法。

1.3发挥部分：（1）t<100μs；pd（2）幅度分段可调；（3）其他。

2.2 课程设计论文的基本要求（1）参照毕业设计论文规范打印，文字中的小图需打印。

项目齐全、不许涂改，不少于3000字。

图纸为A3，附录中的大图可以手绘，所有插图不允许复印。

3 时间进度安排2010-5-28沈阳工程学院模拟电子技术课程设计成绩评定表系（部）：班级：学生姓名：中文摘要本次课程设计的题目是隔离放大电路，实际上是对线性光耦的延伸，主要工作部分是一个光耦对电路的控制,在工业自动化检测、计算机数据采集系统、测量仪表等诸多工业测量中, 需要解决的一个共性问题就是工业现场模拟信号采集过程中的抗干扰问题。

四、隔离放大电路

第四节隔离放大器定义：隔离放大器是一种特殊的测量放大电路，其输入、输出和电源电路之间没有直接电路耦合，即信号在传输过程中没有公共的接地端。

输入电路和放大器输出之间有欧姆隔离的器件。

用途：隔离放大器用于防止数据采集器件遭受远程传感器出现的潜在破坏性电压的影响。

这些放大器还用于在多通道应用中放大低电平信号。

它们也可以消除由接地环路引起的测量误差。

由于不需要附加的隔离电源，带有内部变压器的隔离放大器可以降低电路成本。

组成：它由仪器放大器（或运放）和单位增益隔离级构成。

单位增益隔离级完全隔离了器件的输入和输出（欧姆隔离），使电信号没有欧姆连续性。

仪用放大器+隔离电路===隔离仪器放大器运放+隔离电路===隔离放大器理想特性：理想的隔离放大器要求电信号完全没有欧姆连续性，被传送的信号则要求无任何衰减，信号源不必接地。

应用：隔离放大器优良的输入输出欧姆隔离特性，使它适合于用做医疗监护仪器和病人之间的接口。

隔离电平高且漏电流极小，对保护电子仪器有重要的作用。

电力测试仪器设备。

（将高电压部分和弱电部分隔离）。

保护人身及仪器设备的安全。

①主要用于便携式测量仪器和某些测量系统中，能在噪声环境下以高阻抗、高共模抑制能力传送信号。

②应用于生物医学测量中，确保人体不受超过10uA以上漏电流和高电压（可达几百伏以及数千伏）的危害。

③应用于工业中，防止因故障而使电网电压对低压信号电路（包括计算机）造成损坏。

分类：⑴按隔离模式分类：①两口隔离：指信号输入部分和信号输出部分欧姆隔离。

采取其它措施进行电源隔离。

②三口隔离：指输入、输出和供电部分三部分彼此欧姆隔离。

⑵按隔离方法分类：①光电隔离②电容隔离③变压器隔离（电磁隔离）一.基本原理⑴组成：由输入放大器，输出放大器，隔离器以及隔离电源等几部分组成；注意：两种地(GND)，三种信号输入，符号u d：差模输入电压u c：共模输入电压u iso：隔离模电压（加在两种地之间，即隔离壁上）⑵特点：输入放大器及其电源是浮置的，放大器输入端浮置，泄漏电流极小；=1012Ω（采用变压器或光耦合器）；隔离电阻约为：Riso隔离电容(典型值) 为：C=20pFiso隔离放大器的输出与输入隔离，消除了通过公共地线的干扰，大大地提高了电路的共模抑制比。