同相放大器开环增益

根据实际运放的等效模型并对反相输 入点应用KCL得：
pRp V in V os I b Rf n Ib p .R p V o V os I b RF
若取补偿电阻
Rp Rf // RF
可得
RF RF s Vo V in (1 )V os R F I o Rf Rf
有源电平调整
有源电平调整电路注意几点：
• 供电电源的限制：
– 余量、轨到轨
• 带宽的限制 • 噪声抑制 • 放大器其他特性的影响
理想放大器的要求
开环增益 Av 共模抑制比 CMRR 输入阻抗 R in 输出阻抗 R out 0 频带宽度 BW 没有温度漂移
由于失调是可以调零的，因此考虑CMRR 及失调漂移时的误差电压
V ic V ie V os R p Δ I os CM RR
显然电压跟随器组态时若Rp=0，要求 RF=0，这对减小定态误差是有利的，但不 利于堵塞时的输入级保护。
2）开环增益、输入阻抗和输出阻抗引入的 误差 （1）反相放大器开环增益、输入阻抗 和输出阻抗引入的误差
根据图可以得到方程组
Vin V V Vo V V ZF Z id Zf Avo (V V ) Vo V Vo Vo Zo ZF ZL V V V Zp Z id
解方程组得考虑开环增益、输入阻抗、 输出阻抗时的闭环增益为
解之得
V ic R F Rf RF ' ' ' Vo 1 R V in CM RR V os I bp R p R R I bn f F f
' V ic I R R R R ' ' os F f F f V o AF V in CM RR V os ( R R R p ) I b ( R R R p ) 2 F f F f
（2）同相放大器开环增益、输入阻抗和 输出阻抗引入的误差
可列出下列方程组
V V V V Vo V Zf Zc ZF Z id Avo V V Vo Vo V Vo Zo ZF ZL Vin V V V V Z id Zc Zp
考虑最坏的情况将失调与漂移分别考虑有
1 1 Vie (1 )Vos Rf I os (1 )Vos Rf I os | AF | | AF |
其中ΔVos、ΔIos分别是温度、时间、正负电
源的函数。
（2）同相放大器共模抑制比、失调及 其漂移引入的误差
V V Vo ' I bn RF Rf V Vic V ' I ' R V os bp p in CMRR
AF AF 1 1 1 ( j ) F ( j ) Avo
式中
Z AF F Zf
F ( j )
F 1 Zf ZF 1 (Z p ) Z id Zf ZF
Zp Av o Z F // Z L // Z o o ( j ) Av (1 ) Zo ZF Z id 1 Z F // Z L
结果说明设置补偿电阻后可消除由平均偏 误差影响，这也就 置电流及其漂移的 I b 是反相放大器要在同相输入端设置补偿电 阻的原因。
输出误差电压为
V o e (1 RF s )V os R F I o Rf
折算到输入端的误差电压
Voe 1 s V ie (1 )V os R f I o AF | AF |
检测电路与信号调理电路一般可以合二为一，关于电 阻抗检测通常归结为信号调理电路
典型信号获取系统
信号调理分类
• Baidu Nhomakorabea平调整：对电压信号进行放大（或衰减） • 线性化：非线性特性对于动态测量很不利，会导 致信号波形发生畸变
– 线性化作用：扩大传感器相应特性的线性范围
• 信号形式变换：从一种形式转换为另一种形式
实际运放
有限开环增益 输入偏置电流、输入失调电流 最大差模输入电压、最大共模 输入电压 差模输入电阻、开环输出电阻 输入失调电压 温度漂移 共模抑制比 上升速率 开环带宽、单位增 益带宽
基本放大器的误差分析
1）失调及漂移引入的误差 （1）反相放大器的失调及漂移引入 的误差
– 如V/I, I/V ,f/V, f/I, V/f等 – 电阻抗转换
• 滤波和阻抗匹配
– 无源滤波、有源滤波 – 阻抗匹配，减小误差
电平调整
• 目的：得到所需的量程范围、精度、分辨 率
无源电平调整
• 实际应用中要考虑 • 作为前级（传感器）电路的负载，要求输入阻 抗高，作为后级电路的输入端，要求输出阻抗 小 • 大阻值电阻的精度、噪声差 适用于精度要求不高的场合
令
RF Rf Rp RF Rf
V ic ' ' V o A FV in A F V os R p I os CM RR
输出误差电压为
V oe V ic AF ( V o's R p I o' s ) CM RR
折算到输入端为
V ic V ie V o's R p I o' s CM RR
检测与控制电路基础
第4章 信号调理 第1讲（共4讲）
本讲主要内容
第1讲： 信号调理基本概念 运放特性参数 电平转换的电路设计 第2讲： 调制与解调 线性化的处理方法 第3讲： 信号变换电路设计 第4讲： 信号隔离 滤波器设计
第一部分 信号调理基本概念
信号调理在数字测控系统中的位置
数据采集单元要求：信噪比高、接口有要求 被测信号：微弱、过大、有噪声 信号调理目的：将被测信号转换成可适合后续处理单 元接口的信号