傳感器技術陳建元電路

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1、檢測電路同相比例放大器反相比例放大器電流電壓變換放大器差動放大器自舉型高輸入阻抗放大器斬波穩(wěn)零放大器儀用放大器隔離放大電路尚輔網http://shangfuwang.com/同相比例放大Au=1十Ri/R2R1-+A+-USRSR2UFU0輸入阻抗增益ri+=ri(1十AF)ri——運放的開環(huán)輸入阻抗A——運放的開環(huán)增益F——電路的反饋系數例:某放大器ri=104Ω開環(huán)增益為104,F=0.1(閉環(huán)增益為10),則放大器的閉環(huán)輸入阻抗為107Ω。尚輔網http://shangfuwang.com/反相比例放大Au=–Rf/R1USS+-U0-+AR1R2Rf限制帶寬增益特

2、點:性能穩(wěn)定,但輸入阻抗較低注意:在實際電路中,由于電阻的最大值不能超過10MΩ,R如果要提高反相放大器的輸入阻抗,電路的增益要受到限制。尚輔網http://shangfuwang.com/電流電壓變換放大U0=―Rf·isU0-+R1R2Rfi1ioAIS增益放大電路的精度取決于Rf的穩(wěn)定性尚輔網http://shangfuwang.com/差動放大U0-+AR1R1R2R2UCUS/2US/2U-U+U1U2++++----擴大輸入共模電壓范圍增益特點:提高電路共模抑制比,減小溫度漂移。尚輔網http://shangfuwang.com/自舉型高輸入阻抗放大器I1R2

3、R1UiA1U0A2RpR1RpR2R2IIiU01-++-A1尚輔網http://shangfuwang.com/斬波穩(wěn)零放大器1.閉環(huán)狀態(tài)斬波穩(wěn)零放大器Ф1Ф200T1T1T2T2A1OSC+-+_A2+_UiC1S1S3S2Ф1Ф2①②②①A3_+UoC2②①圖中開關S2和電容C1以及S3、C2、A3分別構成兩個采樣—保持電路。第一個采樣—保持電路用來對放大器Al進行動態(tài)校零;第二個采樣—保持電路用來維持輸出電壓的連續(xù)性。內部時鐘CP由振蕩器(OSC)提供,若在時鐘。0~T1時間內,開關S1、S2、S3,停在①端位置,即S2接通、S1、S3斷開,相應電路狀態(tài)如下圖。

4、電路的工作分兩個階段,由時鐘控制開關完成。第一階段為誤差檢測與寄存第二階段為動態(tài)校零和放大尚輔網http://shangfuwang.com/放大器工作狀態(tài)之一A2+_A1+_UOS1UC1UOS2UO1C1+_UC2UOA3_+C2+_在此時間內電容Cl記存了Al的失調電壓Uos1,此段時間是放大器誤差檢測和寄存階段。由于此時A3與A1之間被切斷(S3斷開),所以A3的輸出電壓UO為U0=Uc2C2上記有的電壓Uc2,是前一時刻放大器A1的輸出電壓。在時鐘T1~T2時間內,開關S1、S2、S3停留在②端位置上,即S1、S3接通、S2斷開,相應的電路狀態(tài)如圖放大器工作狀態(tài)

5、之二A1+_A3_+Ui-+-+++__Uos1Uc1Uc2Uo1C1C2U0尚輔網http://shangfuwang.com/這時,Al同相端與輸入信號Ui接通,由于A1的反相端還保存著前一時刻的失調電壓Uc1=Uos1,所以這時A1的輸出電壓Uol為上式表明,A1的輸出電壓不受放大器失調電壓的影響,只與輸入信號電壓有關。因此,此段工作時間稱為“動態(tài)校零和放大輸入信號”的工作階段。這時總輸出電壓Uo為當時鐘控制開關再回到①端位置時,Uc2保持不變,放大器A3(接成跟隨器工作)繼續(xù)以A1vUi的幅值向外輸出,保證了輸出電壓的連續(xù)性。開關的反復通斷,Al的漂移不斷被校正,

6、這就是動態(tài)校零的工作原理。開關S1、S2、S3一般用MOSFET完成。尚輔網http://shangfuwang.com/2.開環(huán)狀態(tài)斬波穩(wěn)零放大器(失調誤差逐級存儲放大器)開環(huán)狀態(tài)斬波穩(wěn)零放大器原理圖+_A2+_A1UiUosUo1UcU01’S1S2CU0當開關S1、S2都接地,即開關處于圖示位置時,放大器輸入端對地短路,輸出失調電壓Uoff使電容器C兩端充電至Uc=Uoff。Uoff為Uoff=A1dUos電容C上存儲的誤差信號為放大器輸出失調電壓,電容器C又稱為記憶電容器。A1d為A1放大器的開環(huán)電壓增益。當開關S2斷開,S1接通輸入信號Ui時,放大器輸出電壓U0

7、為輸出到下一級的電壓可見,輸出失調電壓完全抵消。即失調電壓被存儲在輸出回路的串接電容兩端,利用此電壓自行抵消放大器輸出的失調,達到穩(wěn)零的目的。尚輔網http://shangfuwang.com/由于誤差采樣期間放大器處于開環(huán)運用,必須防止放大器被失調電壓驅入飽和狀態(tài)。因此,每級的增益不能太高,一般低于100倍。為獲得足夠高的總增益,需要多級放大器串接,從而構成逐級采樣存儲MOS集成運放,如圖。UoUi+_A1+_A2+_A3S1S2S3S4C1C2Cn電路工作的兩個階段由時鐘控制MOSFET開關完成。以上分析建立在下一級Ri無

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