同相程控增益放大器电路如23所示。
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
图2.1 运算放大器及电路符号
2. 运算放大器的封装
运算放大器有三种封装型式，即：金属圆形、双列直插 式、扁平式三种封装形式。封装所用的材料有陶瓷、 金属、塑料等。
图2.2 CF741集成运放外形及顶视图
2.1.2 理想运算放大器
运放工作在线性段
图2.3 运算放大器 的电路模型
2.2 基本运算电路
R1
R2 R3 R2 R3
（2.16）
有源T型网络比例器可以在电路中电阻阻值不太高 的情况下，同时获得较高的电压放大倍数和输入电阻，
这是一般反相比例运算电路做不到的。
2.2.5 指数与对数运算电路
在图2.14所示电路中 U 0 R1I seUd /UT R1I seUi /UT 在图2.15所示电路中 U 0 UT ln(U i / R1I s ) k ln U i
常见的电桥放大电器是由电参量式传感器电桥和 运算放大器组成的电路。根据电桥的输出形式，放大 电路有单端输入和差动输入两类。电桥放大器广泛应 用于工业自动化变送器和微弱信号检测装置中，它的
2.2.4 有源T型网络比例器
有源T型网络比例器如图2.13所示。在高比例系数高输入 电阻情况下，一般负比例器则很难做到。利用有源T型 网络比例器可以替代一般比例器，又可达到高比例系 数和高输入阻抗之目的。
图2.13 有源T型网络 比例器
电压放大倍数(比例系数)为
有源T型网络比例器的输入阻抗为
Rin
(1) 高共模抑制比；(2) 高速度；(3) 宽频 带；(4) 高精度；(5) 高稳定性；(6) 高 输入阻抗；(7) 低输出阻抗；(8) 低噪声。
2. 仪表放大器的组成与电路原理
图2.18中虚框为仪表放大器的原理电路。仪表放大 器常采用的形式为3个运算放大器，第一级为两个运算 放大器(A1、A2)组成的具有电压负反馈电路，这部分电 路具有双端输入、双端输出的特点。第二级为差动放 大器(A3)，将双端输入转换为单端输出。美国AD公司 的AD521仪表放大器就是采用图2.18所示的电路形式。
为小信号放大和其他数据采集系统设计的高精度 仪表放大器，它将3个运算放大器和经激光修正的精密 电阻集成在一个单芯片上，保证了增益精度和温度的 稳定性。
仪表放大器的电压增益为
Au
U0 Ui
R3 R2
(1 2 R1 ) RG
图2.18 仪表放大器的电路原理图
3. 集成仪表放大器的引脚与外接电路
图2.14 指数运算电路
图2.15 对数运算电路
2.2.6 乘法与除法运算电路
1. 乘法运算器
2. 除法运算器
图2.16 乘法器的组成框图
U 0 kUi1U i2
式中k为比例系数。
图2.17 除法运算器组成框图
U0
k U i1 Ui2
2.3 信号放大电路
信号放大电路有两方面的功能： (1) 能将微弱的电信号增强到人们所需要的数值（即放大电信号），
2.2.1 比例运算电路
比例运算电路可分为反相比例运算电路和同相比例运 算电路两种。
1. 反相比例运算电路
该电路的输出电压与输入 电压之间的关系为
U0
RF R1
Ui
图2.4 反相比例运算电路
2. 同相比例运算电路
同相比例运算电路如图2.5所示，它的输出电压与输入 电压之间的关系为
U0
(1
目前，国内外已有不少厂家生产集成仪表放大器芯 片 ， 美 国 AD 公 司 提 供 的 有 AD521、AD522、AD612、 AD605等。国产集成仪表放大器芯片有 7650ZF605、 ZF603、ZF604、ZF606等。其中，7650ZF系列芯片 是高精度、低漂移和自动调零的放大器，应用很广泛。
图2.19(a)为AD521集成仪表放大器芯片的管脚，图 2.19(b)为AD521的外接电路，图2.19(b)中电位计起调 零作用。仪表放大器的电压增益为
Au
U0 Ui
RS RG
图2.19 AD521管脚及连接方法
2.3.2 电桥放大器
由传感器电桥和运算放大器组成的放大电路称为电 桥放大电路。应用于电参量式传感器，如电感式、电 阻应变式、电容式传感器等，经常通过电桥转换电路 输出电压或电流信号，并用运算放大器作进一步放大， 或由传感器和运算放大器直接构成电桥放大电路，输 出放大了的电压信号。
RF R1
)U i
图2.5 同相比例运算电路
3. 电压跟随器与反向器
图2.6 电压跟随器
U0 Ui
图2.7 反向器
U0 -Ui
2.2.2 加法运算电路
1. 反相加法运算电路
Uo
( RF R1
U i1
RF R2
Ui2 )
当 R1 R2 时，
则有
Uo
RF R1
(U i1
Ui2 )
第2章 测试系统的基本电路
本章基本内容 2.1 运算放大器概述 2.2 基本运算电路 2.3 信号放大电路 2.4 有源滤波器 2.5 电压/电流转换电
2.1 运算放大器概述
2.1.1 运算放大器的符号与封装
1. 运算放大器的电路符号
(a) 国内符号 (b) 国际符号 (c)运算放大器直流电源的接法
图2.8 反相加法运算电路
2. 同相加法运算电路
同相加法运算电路也称为正加法器，它的电路图如图2.9 所示
Uo
( RF R1
Ui1
RF R2
Ui2 )
图2.9 同相加法运算电路
2.2.3 减法器与积分器
1. 减法运算电路
Uo
RF R1
(U i2
Biblioteka Baidu
U i1 )
2. 积分运算电路
1t
E
u 0 (t) - R1C
以便于人们测量和使用； (2) 某些电子系统需要输出较大的功率，如家用音响系统，往往需要
把声频信号功率提高到数瓦或数十瓦。
在具体放大电路的设计中，不可能使所有性能指标达到最佳， 只能根据需要有所侧重。
2.3.1 集成仪表放大器
1. 问题的提出
仪表放大器除了对信号的放大外，还担负 着阻抗匹配和抑制共模干扰信号的任务， 对它的基本要求有：
Edt
0
t R1C
图2.10 减法运算电路
图2.11 积分运算电路
3. 加减法运算电路
利用反相输入和同相输入所导致输出电压的符号变 化，可以实现信号的加减法运算关系。加减法运算电 路如图2.12所示。容易求得输出电压与输入电压的关 系为 U 0 U i1 U i2 U i3
图2.12 加减法运算电路
2. 运算放大器的封装
运算放大器有三种封装型式，即：金属圆形、双列直插 式、扁平式三种封装形式。封装所用的材料有陶瓷、 金属、塑料等。
图2.2 CF741集成运放外形及顶视图
2.1.2 理想运算放大器
运放工作在线性段
图2.3 运算放大器 的电路模型
2.2 基本运算电路
R1
R2 R3 R2 R3
（2.16）
有源T型网络比例器可以在电路中电阻阻值不太高 的情况下，同时获得较高的电压放大倍数和输入电阻，
这是一般反相比例运算电路做不到的。
2.2.5 指数与对数运算电路
在图2.14所示电路中 U 0 R1I seUd /UT R1I seUi /UT 在图2.15所示电路中 U 0 UT ln(U i / R1I s ) k ln U i
常见的电桥放大电器是由电参量式传感器电桥和 运算放大器组成的电路。根据电桥的输出形式，放大 电路有单端输入和差动输入两类。电桥放大器广泛应 用于工业自动化变送器和微弱信号检测装置中，它的
2.2.4 有源T型网络比例器
有源T型网络比例器如图2.13所示。在高比例系数高输入 电阻情况下，一般负比例器则很难做到。利用有源T型 网络比例器可以替代一般比例器，又可达到高比例系 数和高输入阻抗之目的。
图2.13 有源T型网络 比例器
电压放大倍数(比例系数)为
有源T型网络比例器的输入阻抗为
Rin
(1) 高共模抑制比；(2) 高速度；(3) 宽频 带；(4) 高精度；(5) 高稳定性；(6) 高 输入阻抗；(7) 低输出阻抗；(8) 低噪声。
2. 仪表放大器的组成与电路原理
图2.18中虚框为仪表放大器的原理电路。仪表放大 器常采用的形式为3个运算放大器，第一级为两个运算 放大器(A1、A2)组成的具有电压负反馈电路，这部分电 路具有双端输入、双端输出的特点。第二级为差动放 大器(A3)，将双端输入转换为单端输出。美国AD公司 的AD521仪表放大器就是采用图2.18所示的电路形式。
为小信号放大和其他数据采集系统设计的高精度 仪表放大器，它将3个运算放大器和经激光修正的精密 电阻集成在一个单芯片上，保证了增益精度和温度的 稳定性。
仪表放大器的电压增益为
Au
U0 Ui
R3 R2
(1 2 R1 ) RG
图2.18 仪表放大器的电路原理图
3. 集成仪表放大器的引脚与外接电路
图2.14 指数运算电路
图2.15 对数运算电路
2.2.6 乘法与除法运算电路
1. 乘法运算器
2. 除法运算器
图2.16 乘法器的组成框图
U 0 kUi1U i2
式中k为比例系数。
图2.17 除法运算器组成框图
U0
k U i1 Ui2
2.3 信号放大电路
信号放大电路有两方面的功能： (1) 能将微弱的电信号增强到人们所需要的数值（即放大电信号），
2.2.1 比例运算电路
比例运算电路可分为反相比例运算电路和同相比例运 算电路两种。
1. 反相比例运算电路
该电路的输出电压与输入 电压之间的关系为
U0
RF R1
Ui
图2.4 反相比例运算电路
2. 同相比例运算电路
同相比例运算电路如图2.5所示，它的输出电压与输入 电压之间的关系为
U0
(1
目前，国内外已有不少厂家生产集成仪表放大器芯 片 ， 美 国 AD 公 司 提 供 的 有 AD521、AD522、AD612、 AD605等。国产集成仪表放大器芯片有 7650ZF605、 ZF603、ZF604、ZF606等。其中，7650ZF系列芯片 是高精度、低漂移和自动调零的放大器，应用很广泛。
图2.19(a)为AD521集成仪表放大器芯片的管脚，图 2.19(b)为AD521的外接电路，图2.19(b)中电位计起调 零作用。仪表放大器的电压增益为
Au
U0 Ui
RS RG
图2.19 AD521管脚及连接方法
2.3.2 电桥放大器
由传感器电桥和运算放大器组成的放大电路称为电 桥放大电路。应用于电参量式传感器，如电感式、电 阻应变式、电容式传感器等，经常通过电桥转换电路 输出电压或电流信号，并用运算放大器作进一步放大， 或由传感器和运算放大器直接构成电桥放大电路，输 出放大了的电压信号。
RF R1
)U i
图2.5 同相比例运算电路
3. 电压跟随器与反向器
图2.6 电压跟随器
U0 Ui
图2.7 反向器
U0 -Ui
2.2.2 加法运算电路
1. 反相加法运算电路
Uo
( RF R1
U i1
RF R2
Ui2 )
当 R1 R2 时，
则有
Uo
RF R1
(U i1
Ui2 )
第2章 测试系统的基本电路
本章基本内容 2.1 运算放大器概述 2.2 基本运算电路 2.3 信号放大电路 2.4 有源滤波器 2.5 电压/电流转换电
2.1 运算放大器概述
2.1.1 运算放大器的符号与封装
1. 运算放大器的电路符号
(a) 国内符号 (b) 国际符号 (c)运算放大器直流电源的接法
图2.8 反相加法运算电路
2. 同相加法运算电路
同相加法运算电路也称为正加法器，它的电路图如图2.9 所示
Uo
( RF R1
Ui1
RF R2
Ui2 )
图2.9 同相加法运算电路
2.2.3 减法器与积分器
1. 减法运算电路
Uo
RF R1
(U i2
Biblioteka Baidu
U i1 )
2. 积分运算电路
1t
E
u 0 (t) - R1C
以便于人们测量和使用； (2) 某些电子系统需要输出较大的功率，如家用音响系统，往往需要
把声频信号功率提高到数瓦或数十瓦。
在具体放大电路的设计中，不可能使所有性能指标达到最佳， 只能根据需要有所侧重。
2.3.1 集成仪表放大器
1. 问题的提出
仪表放大器除了对信号的放大外，还担负 着阻抗匹配和抑制共模干扰信号的任务， 对它的基本要求有：
Edt
0
t R1C
图2.10 减法运算电路
图2.11 积分运算电路
3. 加减法运算电路
利用反相输入和同相输入所导致输出电压的符号变 化，可以实现信号的加减法运算关系。加减法运算电 路如图2.12所示。容易求得输出电压与输入电压的关 系为 U 0 U i1 U i2 U i3
图2.12 加减法运算电路