第6章 信号放大
音频小信号功率放大电路设计全文编辑修改
精选全文完整版可编辑修改目录1 选题背景 (2)1．1 指导思想 (2)1．2 方案论证 (2)1．3 基本设计任务 (2)1．4 发挥设计任务 (2)1．5电路特点 (3)2 电路设计 (3)2.1 总体方框图 (3)2.2 工作原理 (3)3 各主要电路及部件工作原理 (3)3.1 第一级--输入信号放大电路 (4)3.2 NE5532简要说明 (5)3.3 第二级--功率放大电路 (6)3.4 直流信号过滤电路 (6)4 原理总图 (7)5 元器件清单 (7)6 调试过程及测试数据（或者仿真结果） (7)6.1仿真检查 (8)6.1.1第一级仿真检查。
(8)6.1.2第二级仿真检查 (9)6.2 通电前检查 (10)6.3 通电检查 (10)6.3.1第一级电路检查 (10)6.3.2第二级电路检查 (10)6.3.3完整电路检查 (10)6.4结果分析 (10)7 小结 (10)8 设计体会及今后的改进意见 (11)8.1 体会 (11)8.2本方案特点及存在的问题 (11)8.3 改进意见 (11)参考文献 (12)1 选题背景在科技发达的现代社会随声听、收音机、mp3、mp4、电视机、手机、电脑……极大丰富了我们的日常生活，这些产品在使用时时常会有音频的播放，而这些产品本身配带的音频播放装置往往功率较小，难以带给人们想要的音乐效果与震撼。
因此音频小信号功率放大器就有着广泛的运用空间，能够让人们尽情享受音乐激情与活力。
正因为如此我对音频小信号放大电路产生了浓厚的兴趣，希望通过自己的知识和能力亲自动手设计和制作这样一款产品。
1．1 指导思想利用运算放大器构成第一级放大电路对输入信号进行放大；把放大后的信号接入第二级功率放大电路进行功率放大。
1．2 方案论证方案一：可使用NE5532配合集成功放TDA2030进行功率放大。
这样实现电路简单方便且电路的实现效果会很好，但由于题目要求不允许使用集成音频功放所以此方案不符合，故舍弃此方案。
模电第六章知识点总结
模电第六章知识点总结一、运算放大器（Operational Amplifier，简称Op Amp）1. 运算放大器的基本概念：运算放大器是一种主要用于进行信号放大、滤波、比较、积分等运算的集成电路。
它具有高输入阻抗、低输出阻抗、大增益、高共模抑制比和宽带宽等特点。
2. 运算放大器的基本结构：运算放大器通常由一个差分放大器和一个输出级组成。
差分放大器提供了高增益和高输入阻抗，而输出级则提供了低输出阻抗和大功率放大。
3. 运算放大器的理想特性：理想的运算放大器具有无穷大的输入阻抗、零的输入偏置电压、无穷大的增益、无限带宽和零的输出阻抗。
4. 运算放大器的实际特性：实际的运算放大器会受到限制，例如有限的共模抑制比、有限的带宽、输入偏置电压和温度漂移等。
5. 运算放大器的虚短片段模型：运算放大器可以用虚短片段模型来进行分析，其中将输入端和输出端分别连接到地和反馈节点，其他端口则可以忽略。
6. 运算放大器的常见应用：运算放大器常用于反馈放大电路、比较器电路、积分电路、微分电路、滤波电路等。
7. 运算放大器的反馈模式：运算放大器的反馈模式主要包括正反馈和负反馈。
负反馈可以稳定放大器的增益和频率特性，而正反馈则会增加放大器的增益和非线性失真。
二、电压比较器1. 电压比较器的基本概念：电压比较器是一种将两个电压进行比较，并输出相应逻辑电平的集成电路。
它通常具有高增益、快速响应和高输出驱动能力等特点。
2. 电压比较器的工作原理：电压比较器通过将两个输入电压进行比较，当一个电压高于另一个电压时，输出为高电平；反之则为低电平。
3. 电压比较器的应用：电压比较器广泛应用于电压检测、开关控制、信号处理、电压测量和触发器等领域。
总结：模电第六章主要介绍了运算放大器和电压比较器的基本概念、工作原理、特性和应用。
掌握这些知识点，可以为我们设计和分析各种电路提供基础。
同时，对于提高我们的工程能力和电子技术水平也是非常有用的。
第6章 放大电路的频率响应
讨论一
为什么波特图开阔了视野？同样长度的横轴， 为什么波特图开阔了视野？同样长度的横轴，在 单位长度不变的情况下，采用对数坐标后， 单位长度不变的情况下，采用对数坐标后，最高频 率是原来的多少倍？ 率是原来的多少倍？ O 10 10 20 30 102 103 40 50 104 105 60 106 f lg f
' ' C π = C π + Cµ
β0
rb'e
≈
I EQ UT
＝？
二、电流放大倍数的频率响应
1. 适于频率从0至无穷大的表达式
& Ic & β= & Ib
U CE
' ' 因为k = − g m RL = 0， 所以 C π = C π + Cµ
& β=
& g mU b'e 1 & U b'e [ + jω (Cπ + Cµ )] rb'e
Vi -
ω0
图06.01RC低通电路
1 Av = 1+ ( f
f0 = fH =
fH
)2
1 2πRC
ϕ = −arctg( f f ) H
由以上公式可做出如图06.02所示的RC低 通电路的近似频率特性曲线：
Av = 1 1+ ( f
fH
)2
ϕ = −arctg( f f ) H
图06.02 RC低通电路的频率特性曲线
讨论二
电路如图。 电路如图。已知各电阻阻 静态工作点合适， 值；静态工作点合适，集电 极电流I 极电流 CQ＝2mA；晶体管的 ； rbb’=200Ω，Cob=5pF， ， ， fβ=1MHz,β0=80。 。 试求解该电路中晶体管高 频等效模型中的各个参数。 频等效模型中的各个参数。
6信号调理的目的,信号放大,调制与解调
5.2 信号放大电路 令：
R2 R R 1 R
R3 R
R R dR 4
RR R ( R dR ) V E ( R R )( R R dR )
E dR 4 R
5.2 信号放大电路
4 交流电桥
传感器
传感器
●平衡条件 电感
Z Z Z Z 1 3 2 4
5.3调制与解调
调幅
5.3调制与解调
解调
二极管检波
低通滤波
5.3调制与解调
调幅波的波形失真
a）过调失真：对于非抑制调幅，要求其直流偏 置必须足够大，否则x(t)的相位将发生180。
5.3调制与解调 b)重叠失真：调幅波是由一对每边为fm的双边带信 号组成．当载波频率fz较低时，正频端的下边带将 与负频端的下边带相重叠．要求: fz＞fm
缓变信号调制高频信号放大放大高频信号解调放大缓变信号华中科技大学机械学院53调制与解调幅度调制与解调过程波形分析乘法器乘法器放大器放大器乘法器乘法器滤波器滤波器华中科技大学机械学院53调制与解调幅度调制与解调过程频谱分析乘法器乘法器放大器放大器乘法器乘法器滤波器滤波器华中科技大学机械学院53调制与解调幅度调制与解调过程数学分析乘法器乘法器放大器放大器乘法器乘法器滤波器滤波器华中科技大学机械学院53调制与解调实验
z(t)
0 t
5.3调制与解调 a) 幅度凋制(AM)
y ( t ) [ A * x ( t )] cos( 2 ft )
b) 频率调制(FM)
y ( t ) A cos( 2 [ f x ( t )] * t ) 0
c) 相位调制(PM)
y ( t ) A cos( 2 ft [ x ( t )]) 0
第6章 无创远程心电监测技术
第6章无创远程心电监测技术作为心血管疾病诊断中一种重要的方法，心电图(electrocardiogram，ECG)具有无创伤、操作简单、出图快等特点，在临床上得到了广泛应用，并成为心脏病临床检查中的一种常规手段。
随着远程医疗工程的兴起和发展，心电信号的检测充分利用计算机、通信等相关技术形成远程医疗中不可缺少的远程心电监测技术为远程医疗的深入发展和我国人民的卫生医疗保健事业做出巨大的贡献。
随着社会的发展，生活的压力不断增加，而且身体素质在同时下降，心源性猝死的人数处于逐年上升趋势，尤以老年男性为甚。
由于老年人免疫功能下降，多并发糖尿病、脑血管病，致使其神经系统功能下降，应激反应低下，感觉迟钝，多表现为无痛性梗死，发病时也不能及时描述症状。
因此，远程心电监护系统将为心脏病人和老年人提供更多的生存机会。
远程医疗萌芽于20世纪60、70年代的遥测心电图，随着网络信息技术的日益发展，先进稳定的通信技术为远程医疗的建设创造了充分的条件，同时也促进了远程医疗系统的发展。
远程医学影像信息系统（Picture Archiving and Communication Systems，PACS）、远程心电、远程医学图像存储传输系统等越来越多专业的医疗产品应用于远程医疗中，使医疗资源共享，医疗资源配置发展到更高一个阶段。
很多发达国家，如美国和西欧国家，在远程会诊、医学图像的远距离传输等方面取得了较进展，成熟的商业化项目已经在医疗诊断和治疗过程中发挥出越来越重要的作用。
而我国远程医疗的研究和应用起步较晚，具有现代意义的远程医疗技术的应用直到进入90年代后期才开始。
2005年6月10日,亚洲第一家基于GPRS无线通讯网络构建的“心脏远程监护中心”落户山东大学齐鲁医院,并正式将心脏远程监护系统投入临床应用。
该系统将心脏病患者及亚健康人群从院内监护扩展到院外监护,心脏病患者从突然发病被抢救转变为在日常生活中被实时监护、提前预警,从而遏制心血管疾病不断增高的病死率和致残率,呈现了良好的应用和发展前景。
第6章-晶体三极管与交流放大电路模板
iC
(1)
输出端相当于一个受ib 控制 的电流源。
uCE (2) 考虑 uCE对 iC的影响, 输出
端还要并联一个大电阻rce。
uCE rce的含义
rce
uce ic
3.三极管的微变等效电路
ib
c ic
ib
b
uce
ube
ube rbe
e
ib
b
c
ib
rbe
ic
ib
rce
uce
rce很大, 一般忽略。
e
二、放大电路的微变等效电路
将交流通道中的三极管用微变等效电路代替:
uo
ui
RB RC RL
ii
ib
ic
交流通路
ui RB rbe
ib
RL uo
共射放大电路的基本组成 放大元件iC=
iB, 工作在放大
+EC 区, 要保证集电
结反偏, 发射结
C1
RC
正偏。
C2
T
输入 ui
RB EB
uo 输出
参考点
集电极电源,
为电路提供能
+EC
量。并保证集
电结反偏。
C1
RC
C2
T
RB
EB
集电极电阻,
+EC 将变化的电流
转变为变化的
RC
电压。
C2
C1
T
RB
静态分析
动态分析 计算机仿真
图解法 微变等效电 路法
图解法
直流通道和交流通道
放大电路中各点的电压或电流都是在静态直 流上附加了小的交流信号。
但是, 电容对交、直流的作用不同。如果电容 容量足够大, 可以认为它对交流不起作用, 即对交 流短路。而对直流可以看成开路, 这样, 交直流所 走的通道是不同的。
无线电技术导论第六章无线电发射概论
引向器振子长度LD,投射器振子长度LP= λ/2 ,反射器振子长度LR 。 设计 LD＞ LP＞LD , 加强正前方的接收能力,消弱后方的接收能力。
第三节 无线电波发射机介绍
无线电广播和通信中, 声音和图象及其它信息都是 由高频电振荡信号“运载” , 通过天线发送。
白天: F2电子密度最大， F1层、E层、D层 依此减小。
夜间: 各层的电子密度 降低,D层消失。
⒉各波段传播特点: 长波到达D层被反射回来； 中波到达E层被反射回来；
2. 各波段传播特点(续)
⑴中波(MF) 中波是国内广播的主要波段。
白天:
由于D层电离子密度较大,对 中波(1km～100m)有强烈吸 收作用,中波经过D层时损耗很大,不能靠电离层反射传播。 中波主要靠地波传播。 因此，白天只能收到本地及临近地区的中波广播电台节目。
布朗天线：水平面没有方向性。水平安装放射状的λ/4 振子的作 用与接地相同。
主要用于超短波信号的传播。
常用天线 (续)
② 1/2波长天线 天线振子的长度L=λ/2 ,
主要有:半波对称子(半波偶极)天线和波道式天线(王字天线)
半波对称子天线：水平面有方向性, 呈8字形。 与振子垂直方向: 发送功率最强, 接收灵敏度最高; 沿振子轴向: 发送功率最弱, 接收灵敏度最低。 主要用于短波信号的收播。
第一节 无线电波的传播
一、无线电波的发射
1. 从电容器电路到天线电路
当外加一电压时, C两极板介质间建立一电场。
当外加交流电压时, C两极板介质间存在交变电场, 电路中形成交流电流,电场辐射不出去。
如果将C两平行极板换为两条平行导线,并且把两条导线张开,
电子课件6
ICQ
O
UCEQ
UCC
UCE /V
直流负载线斜率
1 tan RC
6.2.3 电路参数对静态工作点的影响
1．RB对Q点的影响 当讨论RB对Q点的的影响时，固定RC和UCC。 RB变化，仅对IB有影响，而对负载线无影响。 如RB增大，IB减小，工作点沿直流负载线下移。
U U BE 4 A) I B CC UCC/R RB UCC/R C 3
6.2.1 用估算法确定静态值
1. 直流通路估算 IB
+UCC RB IB RC + + TUCE UBE – – IC
由KVL:ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱUCC = IB RB+ UBE
U CC U BE 所以 I B RB 当UBE<< UCC时，
U CC IB RB
2. 由直流通路估算UCE、IC
根据电流放大作用 I C I B I CEO β I B β I B
6.1.2. 共射放大电路的电压放大作用
+UCC
RB C1 + C2 + + iB iC + + T uCE uBE – uo – iE – iC RC
+ ui –
u = uo o0 0 uBE = UBE uBE = UBE+ ui u= = UCE uCE CEUCE+ uo
uCE
O
uCE = UCC－ i RC 有输入信号(u ≠ 0)时: 无输入信号(uiC= 0)时
6.3.1
iC/mA
动态分析图解法
iC/mA Q1 Q Q2 iB/A
iB/A
功率放大电路
单边失真的正弦波
不失真的正弦波
半 波
§6-3 乙类推挽功率放大电路
教学目标： 1、了解乙类推挽功率放大电路组成
2、理解并掌握乙类推挽功率放大电路工作原理
3、理解电路存在的问题及解决办法
一、电路构成
T1 、T2 ：输入、输出变压器 V1 、V2 ：功放管
二、工作原理
1、无信号输入时： V1、V2截止，处于乙类状态。
3、 OCL功率放大电路存在的问题及解决办法。
教学目标：
1、掌握OCL电路组成 2、理解并掌握OCL电路工作原理
3、OCL电路存在的问题及解决的办法
（二）OCL电路
中点电压为UA=0 1、无信号输入时：
V1、V2处于乙类状态 2、有信号输入时：
（1）ui 正半周： 瞬时极性基极为正，发射极为负
V1导通—— 形成ic1（逆时针） —— RL左正右负
3、总结：iC1与iC2流经RL方向相反，RL可获得较
完整的正弦波。
三、改进电路 （一）电路构成
（二）工作原理
1、无信号输入时：V1、V2截止，处于乙类状态。 2、有信号输入时：
（1）ui 正半周：瞬时极性上正下负
1 —— Uc EC C 充电： V1导通 —— 形成ic1（逆时针） 2
ห้องสมุดไป่ตู้
V2截止 RL上正下负
1 2
电路缺点：效率低 3、管耗PC ： PC＝PE－Po 最大耗散功率PCM： PCM＝PE＝ECICQ＝2Pom
小
1、变压器的作用
2、计算变压比
结
3、甲类功率放大电路特点及缺点
作
业
1、甲类功放电路中RL=4Ω，RL’=100Ω，ηT=80%，
智能制造装备设计与故障诊断课件第6章-故障诊断技术基础
6.1.1 信号分析及处理的概念
• （2）故障特征参量的选定方法 • 一般通过理论分析和实验的方法进行故障特征量的选择。原因是： • 1）故障的复杂性及多因多果性。 • 2）故障类型不同，其故障特征不同，其故障特征参量也不同。 • 3）即使是同一种故障类型，当其环境条件(包括故障主体)发生
6.1.2 信号的采集
• （2）信号滤波
• 一般来说，采集到的信号往往含有很多的干扰信号，比如噪音等。 这部分干扰信号是后续的诊断不需要提取的，因此需要在前期对 这些干扰信号进行消除，而最常用的消除这类干扰信号的方法就 是滤波。滤波的目的是对信号进行不同的频域加窗处理，通过合 理的选择滤波器的类型及参数，以保留和提取对故障诊断有用的 信号。滤波器有多种类型，一般可分为低通、高通、带通和带阻 四类，需根据需求合理选用。
• 1. 信号的幅值域分析
• 幅值分析的目的，是通过对信号某幅值参数的提取，去诊断机器 的运转情况。常见的幅值参数有幅值的最大值和最小值、平均幅 值和幅值的波动程度、信号的平均能量及波形幅值的概率分布。
6.1.3 信号的处理
• （2）随机信号的幅值概率密度函数
• 如图6-11为一随机信号，横坐标是监测时间，纵坐标是信号的幅 值。虽然该信号为随机信号，但并不代表其幅值无规律可寻。研 究发现，对同一过程进行多次监测，随机信号中任一幅值出现的 概率趋向于一个确定的数值，下面介绍该概率的概念及计算。
6.1.2 信号的采集
• （3）信号放大
• 信号放大的目的是为了满足A/D转换的要求。一般A/D转换要求 输入±5V范围内的电压信号，过小的模拟电压不能保证转换的精 度，而过大的模拟电压会被截波，因此在经过A/D转换前，需将 信号放大到该范围内。
第6章 差动放大器-习题_167809806
）而设置的。
a) 稳定电压放大倍数 b) 增加带负载能力 c)抑制零点漂移 d) 展宽频带 ）
a) 只能放大直流信号 b) 只能放大交流信号 c) 既能放大直流信号又能放大交流信号
3、差模信号是差动放大电路两个输入端对地的信号之（
a) 和 b) 差 c) 比 d) 平均值
ui 2 11、某差动放大电路两输入端的信号为 ui1 =12V，
a) 304mV b) 604mV c) -604mV d)-308mV
=4V，差动电压 放大倍数 Ad = -75 ， 共模放大倍数为 Ac = -0.5，则输出电压 u0 为（）
12、具有集电极调零电位器Rp的差动式放大电路如下图所示。 已知β =50，VBE1=VBE2=0.7V，当Rp置中点位置时，求电路的静 态工作点。
）
4、共模信号指的是差动放大电路两个输入端信号（
）
a) 之和的2倍 b) 只差的2倍 c) 之和的1/2 d) 只差的1/2
ui 2 6mV，则 uid 与 uic 之值为 5、若差动电路两输入端电压分别为 ui1 10mV ，
（
a) c)
）。
uid 4mV uic 8mV uid 4mV uic 2mV
RB rbe Re R RC // L 2 d ) Ad 0.9 RB rbe (1 ) RE
）
64.5
10 、电路如上题图所示，该电路的差模输入电阻 Rid =（
b) RB rbe (1 ) RE 327.3
d )2( RB rbe ) 8
b) d)
uid 2mV uic 8mV uid 2mV uic 4mV
光纤通信第6章光放大器
光功率(dB)
光纤拉曼放大器
同向泵浦
WDM耦合器
反向泵浦
6.3.1 分布式拉曼放大器工作原理和特性
2. 拉曼增益和带宽
斯托克斯（Stokes）频差（ΩR= ωP- ωs）在SRS过程 中扮演着重要角色。由分子振动能级确定的ΩR 值决 定了SRS的频率（或波长）范围。
1530~1564nm 之间的C波段
6.3 光纤拉曼放大器FRA
人们对FRA的兴趣来源于这种放大器可以提 供整个波长波段的放大。通过适当改变泵浦 激光波长，就可以达到在任意波段进行宽带 光放大，甚至可在1270～1670nm整个波 段内提供放大。 特别是高功率二极管泵浦激光器的迅猛发展， 又为FRA的实现奠定了坚实的基础。
第六章 光放大器
概述
光纤通信系统的传输距离受光纤损耗或色散 限制。
因此，传统的长途光纤传输系统，需要每隔 一定的距离，就增加一个再生中继器，以便 保证信号的质量。
光放大器出现之前，光纤通信的中继器采用 光－电－光(O-E-O)变换方式。
光放大器（O-O）
WDM系统光－电－光(O-E-O)变换方式
0
v0
1.46
增益带宽宽（约为70nm），有能力放大超窄光脉冲。
TW- SOA的特性
3. 缺点
SOA对极化态非常敏感（增益偏振相关性）。不同极 化模式，具有不同的增益G，横电模（TE）和横磁模 （TM）极化增益差可能达到5~8dB 起因：由于半导体有源层的横截面呈扁长方形，对横 向（长方形的宽边方向）和竖向（长方形的窄边方向） 的光场约束不同，光场在竖向的衍射泄漏强于横向， 因而竖向的光增益弱于横向。因此光信号的偏振方向 取横向时的增益大，取竖向时的增益小。 解决方法：采用宽、厚可比拟的有源层设计；
6.0 第6章 网络设备
网络互连设备
网络互连设备及其工作层次
中继器（Repeater）
作用和功能
– 在物理层上实现局域网网段的互连，主要起到信号 再生放大、延长网络距离的作用。
优点
– 安装简单、使用方便、价格便宜。
缺点
– 不能够无限制地扩展网络长度。 – 中继器处理的对象是数据比特，它不能识别数据链 路层的帧格式或网络层的分组格式。不提供网段之 间的隔离。
数据缓冲区 数据缓冲区用于缓存计算机与网卡之间交换的数据，缓 冲区的存储量一般为2K-32K字节之间，存储量越大网卡性 能越好。 数据链路控制器（EDLC） EDLC是实现数据链路层的大部分功能的逻辑功能部件。 如以太网的EDLC芯片专门完成数据链路层的MAC子层的 功能，包括：介质访问控制功能、实现CSMA/CD协议；数 据帧的封装与拆装、发送与接收；地址校验与数据的CRC 校验；数据的串、并行转换功能；控制EDLC与数据缓冲区 快速交换数据的功能等。 编码译码器（MCC） 编码译码器对数字信号进行编码和解码。
网卡的基本结构
网卡主要由六个逻辑功能模块组成（上页）。
主机接口控制电路 它主要完成网卡与主机的接口控制和数据交换功能。 主机接口控制电路主要由主机与网卡相接的接口部件匹 配电路和网卡内部控制电路两部分组成。网卡能够提供 ISA、EISA、VESA、PCI等多种总线类型接口。
以太网卡（NIC）的功能（续）
中档：
– 有一定的智能，新增网桥的功能，能多个同构LAN，不同网络的网卡 插在不同的插槽中，
高Hale Waihona Puke ：– 高档智能，支持多种协议、多种媒体、有不同类型的端口可互联相同 或不同类型的网络。有网桥、路由功能、网络管理功能、交换功能等
第六章 差分式放大电路
Rc
T2
+
故 ro可视为开路，于是有
vi1 = －vi2 = vid /2
计算同双端输入双端输出：
vid
+
vi1
vi2 -
－
ie
rO
AVD
R c rbe
AVC 0
R id 2rbe
Ro 2 Rc
§ 6.2.2射极耦合差分式放大电路
（３）共模抑制比 衡量差分式放大电路抑制共模信号的能力。
v i1
+
－
v ic
V oc
2 rO
2 rO
v ic
+
vi2
－
I b
I b
I b
rbe
V ic
I b
rbe
V ic
2ro
RC
V oc 1
V oc 2 RC
2ro
§ 6.2.2 射极耦合差分式放大电路
<B> 单端输出
v oc1 voc2 AVC1 v ic v ic Rc Rc rbe (1 )2ro 2 ro
I C1 I B I C 2 I REF I C1 2 I B I C2 I REF 2
I O I C 2 I REF
VCC VBE VEE VCC VEE R R
6.1.1 BJT电流源电路
1.镜像电流源(mirror current sources ) +VCC 1 iC2 动态输 ro R 出电阻 v CE2 I IREF B2 2IB
信号被放大。
温度变化和电源电压波动，都将使集电极电 流产生变化。且变化趋势是相同的， 其效果相当于在两个输入端加入了共模信号。 差分式放大电路对共模信号有很强抑制作用。
第6章数据采集技术
第六章数据采集技术对于智能仪器来讲，输入的信号大多数是模拟信号，而且模拟信号处理要比数字信号复杂的多。
模拟信号的输入也叫做数据采集系统。
由于许多内容，在前边相关课程中已经学过，如放大电路，A/D转换等，所以有的内容不讲或者讲些实例，或讲一些使用的内容。
第一节输入信号的形式模拟信号是比较复杂的，由传感器输出的信号，大多数是mV级的电压信号，如应变仪，热电偶等；也有信号较强的。
许多传感器输出的是0－20mA或4－20mA的电流信号，因为电流对辐射噪声和引线电阻上的压降不敏感，信号可以传输较远的距离。
（为什么选择4-20mA而不是0-20mA呢？为了减少接线的复杂性，传感器选择2线要比多线简单的多，2线既要传输信号，又要给传感器供电，所以设计者从中盗窃4mA电流给传感器放大电路供电，这样4-20mA的标准就确定了。
）一般是将电压信号转变为电流信号，在进入微处理器以前，还得变成电压信号。
变换的方法：1.无源I/V变换最简单的是用精密电阻，如用250Ω的精密电阻，可以将4－20mA转换成1－5V。
无源I/V变换电路是利用无源器件—电阻来实现，加上RC滤波和稳压二极管限幅等保护。
右图为0－10mA转变成0－5V的电路，对于0- 10 mA输入信号，可取R1=100Ω，R2＋RP=500Ω，这样当输入电流在0 -10 mA量程变化时，输出的电压就为0 -5 V范围，RP用于调整输出电压值。
该方法提供的电流较小。
要求信号输出时阻抗很大，即输出电流几乎为零。
要求后面的电路输入阻抗很大。
2. 有源I/V变换有源I/V变换是利用有源器件——运算放大器和电阻电容组成，如图所示。
利用同相放大电路，把电阻R1上的输入电压变成标准输出电压。
该同相放大电路的放大倍数为：A=1+R4/R3若输入电流I 的0－10 mA，R1=200Ω，由R1将电流变成0－2V电压,取R3=100kΩ，R4=150kΩ，就对应电压输出V的0－5 V；若取R1=200Ω，R3=100kΩ，R4=25kΩ，则4－20 mA的输入电流对应于1－5 V的电压输出。
光纤通信技术第六章光通信中的光放大器 (1)
6.1.1 光放大器的概念
光纤的损耗和色散限制了光纤的传输距离, 延长通信距离的方法是采用中继器, 中继器的 放大过程较为复杂, 它是将输入的光信号转换 为电信号, 在电信号上进行放大、再生、再定 时等处理后, 再将经处理后的电信号转换为光 信号经光纤传送出去, 这种中继方式称为光/电/ 光中继方式。
（2）有源光纤或掺杂光纤放大（DFA）
有源光纤放大器的有源媒体是稀土族元 素（如Er、Pr、Tm、Nd 等）, 它掺杂在光纤 的玻璃基体中, 所以也称作掺杂光纤放大器 （DFA）。DFA是利用光纤中掺杂稀土元素引 起的增益机制实现光放大的。
光纤通信系统最适合的掺杂光纤放大器是 工作波长为1550nm掺铒光纤放大器（EDFA） 和工作波长为1310nm的掺镨光纤放大器 （PDFA）。用于1310nm窗口的PDFA, 因受 氟化物光纤制作困难和氟化物光纤特性的限制, 机械强度较差, 与常规光纤的熔接较为困难, 究 进展比较缓慢, 尚未获得广泛应用。
光增益不仅与入射光频率（或波长）有关, 也与放大器内部光束强度有关。光增益与频率 和强度的具体关系取决于放大器增益介质的特 性。
由激光原理可知, 对于均匀展宽二能级系 统模型, 其增益系数为
g(
) 1(
g0 0)2T 22P /P s
（6.1）
当放大器的输出功率远远小于饱和功率时, 即放大 器工作在小信号状态时, 式（6.1）中的 P /项Ps可忽 略, 增益系数简化为
Fn
(SNR)in (SNR)out
（6.9）
即使是理想的放大器, 输入信号的 (SNR)也in
被降低一倍（3db）, 实际放大器的
F
都超过
n
3db, 有些放大器的 F n 达到6-8db。从光纤应用
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CA3140/3140A的性能特点：
（1）单电源供电：4V~ 36V，也可使用双电源 输入电压范围： 单电源供电时，最低为负电源下0.5V
（2）输入阻抗高达1.5TΩ （3）输入偏置电流仅为10pA
可用作电压比较器
3 低噪声低漂移运放
特点：高精度、低噪声、低漂移。多用做仪用放大器。
典型器件：OP07/27/37、0P184单/284双/484四 路
3. 其它要求对称的参数的失配同样会影响差分放大电 路抑制共模信号的能力，如从运放两个输入端看出去 的信号源内阻抗（包括信号导线的阻抗）不平衡,就常 常导致共模抑制性能远远达不到集成运放的共模抑制 性能。
（二）运放性能指标-输入失调指标
1.输入失调电压:为了纠正这种由参数不对称所造成的非零差 动输出，可以在集成运放的两个输入端之间加上一个直流 偏置电压，通过调整这个电压使得运放的输出为零，这个 直流偏置电压就被称为输入失调电压。反应该集成运放内 部差分电路参数的不对称或不平衡程度。
图 作比较器用时CA3140与TTL逻 辑的接口
TL081/082/084的性能特点：
（1）双电源供电：±4V~ ±18V，建议不使用±15V以上 输入电压范围： ±15V 输出电压范围：电源电压－1.5V,正负对称
（2）输入偏置电流：极小，不超过1nA （3）工作频率较高：单增益可达3MHZ （4）无输出驱动时，电源电流仅1.4mA
4 宽频带运放
频率一般在几MHz以上 特点：对噪声、温度稳定性等指标要求不高。 应用场合：信号源的工作频率较高 典型器件：CA3140、OP27/37（8MHZ)
5 满摆输入、输出运放
特点：输入、输出信号的幅度可以接近甚至达 到电源电压，节能，可工作于低电压。
典型器件：OP184/284/484、 0P777单/727双/747四路
单电源：输入电压范围-0.3V~VCC-2V；
输出低电压 5mV~高电压VCC-1.5V 双电源：输出-VCC~VCC-1.5V （2）单电压供电时，虚地电压可设在输出摆幅的中点附近
2 . 场效应运放
特点：输入阻抗高大，输入偏置电流小，工作频率高，驱动能 力差，价格较高 。
输出驱动能力通常比通用运放差，用于驱动输出时，不建议 选用场效应运放 典型器件有TL081（1路）、TL082（2路）、TL084（4路）、 CA3140/3140A
2.输入失调电压温漂:在规定的环境温度范围内，单位温度变 化所引起的输入失调电压的变化量。
3.输入失调电流:输入信号为零时，放大器两个输入端偏置电 流之差即为输入失调电流。
4.输入失调电流温漂:运算放大器在规定的温度范围内，单位 温度变化所引起的输入失调电流变化量。
（三）运放性能指标-增益
1. 差模电压增益-A0
第六章 信号放大技术
（）集成运放的输入失调现象
1.输入失调现象对集成运放的放大精度有重要影响， 相关的参数有输入失调电压、输入失调电流和共模抑 制比CMRR。
2. 输入失调现象与集成运放输入级差分放大电路是否 完全对称或平衡密切相关。当输入差模信号为零，差 动输出不为零，这种现象就是运放的输入失调。
即开环差模电压增益：AOd=△Uo/△UI Ao通常以dB表示：A0=20lg△Uo/△UI(dB) 理想情况 Ao 为无穷大,实际情况 Ao为 100 ~ 140 dB。 2. 共模抑制比-CMRR 运算放大器的差模电压增益与共模电压增益之比，即为共 模抑制比。CMRR一般用dB来表示。
CMRR=20lgUod/Uoc(dB) 理想的CMRR是无穷大的。当然，实际运放由于或多或少 存在输入失调的问题，CMRR不可能无穷大，集成运放 CMRR一般在80dB-120dB，少数可达140dB。
二、常用运算放大器
Ui
R1
RP
Uo
Rf
R1
Ui
RP
Uo
二、常用运算放大器
加法器 积分器
电流-电压变换器 差动放大电路
三、共模信号分析
多点接地的地电位差引起的共模分量UG
电容耦合造成共模信号
静电场耦合引起共模电压
仪表放大器
仪表放大器：仪表放大器本身就是闭环的放大电路,很 高的输入阻抗， 可以对差分信号的进行放大，习惯上 称这种放大器为测量放大器。 集成仪表放大器都具有一定的抑制共模输入的能力。 选好、用好集成仪表放大器和集成差分放大器，需要理 解最基本的三运放仪表放大器。
LM358
LM324
LM358/LM324的性能特点：
（1）单双电源供电：3～30V或±1.5V~ ±15V （2）输入偏置电流： 20nA（3）输入失调电流：2nA （4）直流开环增益：100dB （5）单位增益时工作频率大于1MHZ （6）驱动电流可达10mA
使用时应注意的事项：
（1）信号输入/输出的电压范围，正负不对称
仪用放大器结构
Uo
U
in
U
in
(1
2R1 ) Rg
R3 R2
仪用放大器的由来（1）
仪用放大器的由来（2）
仪用放大器的由来（3）
仪用放大器的应用
人体脉搏信号测量电路
四、常用运算放大器及其性能特点
1. 通用运放
特点：共模抑制比较高，开环增益大，驱动能力大， 综合性能比较好
典型器件：LM358（2路）,LM324（4路）
运放输入级保护电路
集成运放的净输入 电压最大值为±UD
集成运放的净输入电压等于输入电压，为保护集成运放的 输入端，需加输入端限幅电路。保护运放内部的晶体管，防止 损坏。
输出限幅电路
为适应负载对电压幅值的要求，输出端加限幅电路。
不可缺少！
UOH＝＋ UZ1 UOL＝－ UZ2
OP07内部电路图
0P777单/727双/747四路的特性
（1）在0.1~10HZ时，等效输入噪声电压仅为0.4uV （2）输出摆幅可达电源-1mV~+1mV （3）单电源供电时，满摆输出，最低工作电压可低至2.7V
6 高输入阻抗集成运放 该类运放的输入阻抗一般为107~1012MΩ。兼有高速 、宽带，低失调电流、低谐波失真及低噪声等特点 。广泛用于高速积分、快速D/A、采样/保持电路及 一般放大器中。 常用的高输入阻抗运放有：LF347、 LF356、CA3140、DG3140等许多型 号，各公司产品的型号也不一样。