《電子技術(shù)應(yīng)用》
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單電源運(yùn)放應(yīng)用圖集
摘要: 在設(shè)計(jì)單電源電路時(shí)需要比雙電源電路更加小心,設(shè)計(jì)者必須要完全理解這篇文章中所述的內(nèi)容。
Abstract:
Key words :

  我們經(jīng)??吹胶芏喾浅=?jīng)典的運(yùn)算放大器應(yīng)用圖集,但是這些應(yīng)用都建立在雙電源的基礎(chǔ)上,很多時(shí)候,電路的設(shè)計(jì)者必須用單電源供電,但是他們不知道該如何將雙電源的電路轉(zhuǎn)換成單電源電路。

  在設(shè)計(jì)單電源電路時(shí)需要比雙電源電路更加小心,設(shè)計(jì)者必須要完全理解這篇文章中所述的內(nèi)容。

  1.1 電源供電和單電源供電

  所有的運(yùn)算放大器都有兩個(gè)電源引腳,一般在資料中,它們的標(biāo)識(shí)是VCC+和VCC-,但是有些時(shí)候它們的標(biāo)識(shí)是VCC+和GND。這是因?yàn)橛行?shù)據(jù)手冊(cè)的作者企圖將這種標(biāo)識(shí)的差異作為單電源運(yùn)放和雙電源運(yùn)放的區(qū)別。但是,這并不是說(shuō)他們就一定要那樣使用――他們可能可以工作在其他的電壓下。在運(yùn)放不是按默認(rèn)電壓供電的時(shí)候,需要參考運(yùn)放的數(shù)據(jù)手冊(cè),特別是絕對(duì)最大供電電壓和電壓擺動(dòng)說(shuō)明。

  絕大多數(shù)的模擬電路設(shè)計(jì)者都知道怎么在雙電源電壓的條件下使用運(yùn)算放大器,比如圖一左邊的那個(gè)電路,一個(gè)雙電源是由一個(gè)正電源和一個(gè)相等電壓的負(fù)電源組成。一般是正負(fù)15V,正負(fù)12V和正負(fù)5V也是經(jīng)常使用的。輸入電壓和輸出電壓都是參考地給出的,還包括正負(fù)電壓的擺動(dòng)幅度極限Vom以及最大輸出擺幅。

  單電源供電的電路(圖一中右)運(yùn)放的電源腳連接到正電源和地。正電源引腳接到VCC+,地或者VCC-引腳連接到GND。將正電壓分成一半后的電壓作為虛地接到運(yùn)放的輸入引腳上,這時(shí)運(yùn)放的輸出電壓也是該虛地電壓,運(yùn)放的輸出電壓以虛地為中心,擺幅在Vom 之內(nèi)。有一些新的運(yùn)放有兩個(gè)不同的最高輸出電壓和最低輸出電壓。這種運(yùn)放的數(shù)據(jù)手冊(cè)中會(huì)特別分別指明Voh 和Vol 。需要特別注意的是有不少的設(shè)計(jì)者會(huì)很隨意的用虛地來(lái)參考輸入電壓和輸出電壓,但在大部分應(yīng)用中,輸入和輸出是參考電源地的,所以設(shè)計(jì)者必須在輸入和輸出的地方加入隔直電容,用來(lái)隔離虛地和地之間的直流電壓。(參見(jiàn)1.3節(jié))

  單電源供電運(yùn)放的電源腳連接到正電源和地

  圖一

  通常單電源供電的電壓一般是5V,這時(shí)運(yùn)放的輸出電壓擺幅會(huì)更低。另外現(xiàn)在運(yùn)放的供電電壓也可以是3V 也或者會(huì)更低。出于這個(gè)原因在單電源供電的電路中使用的運(yùn)放基本上都是Rail-To-Rail 的運(yùn)放,這樣就消除了丟失的動(dòng)態(tài)范圍。需要特別指出的是輸入和輸出不一定都能夠承受Rail-To-Rail 的電壓。雖然器件被指明是軌至軌(Rail-To-Rail)的,如果運(yùn)放的輸出或者輸入不支持軌至軌,接近輸入或者接近輸出電壓極限的電壓可能會(huì)使運(yùn)放的功能退化,所以需要仔細(xì)的參考數(shù)據(jù)手冊(cè)是否輸入和輸出是否都是軌至軌。這樣才能保證系統(tǒng)的功能不會(huì)退化,這是設(shè)計(jì)者的義務(wù)。

  1. 2 虛地

  單電源工作的運(yùn)放需要外部提供一個(gè)虛地,通常情況下,這個(gè)電壓是VCC/2,圖二的電路可以用來(lái)產(chǎn)生VCC/2的電壓,但是他會(huì)降低系統(tǒng)的低頻特性。

  單電源工作的運(yùn)放提供一個(gè)虛地電路

  圖二

  R1 和R2 是等值的,通過(guò)電源允許的消耗和允許的噪聲來(lái)選擇,電容C1 是一個(gè)低通濾波器,用來(lái)減少?gòu)碾娫瓷蟼鱽?lái)的噪聲。在有些應(yīng)用中可以忽略緩沖運(yùn)放。

  在下文中,有一些電路的虛地必須要由兩個(gè)電阻產(chǎn)生,但是其實(shí)這并不是完美的方法。在這些例子中,電阻值都大于100K,當(dāng)這種情況發(fā)生時(shí),電路圖中均有注明。

  1. 3 交流耦合

  虛地是大于電源地的直流電平,這是一個(gè)小的、局部的地電平,這樣就產(chǎn)生了一個(gè)電勢(shì)問(wèn)題:輸入和輸出電壓一般都是參考電源地的,如果直接將信號(hào)源的輸出接到運(yùn)放的輸入端,這將會(huì)產(chǎn)生不可接受的直流偏移。如果發(fā)生這樣的事情,運(yùn)放將不能正確的響應(yīng)輸入電壓,因?yàn)檫@將使信號(hào)超出運(yùn)放允許的輸入或者輸出范圍。

  解決這個(gè)問(wèn)題的方法將信號(hào)源和運(yùn)放之間用交流耦合。使用這種方法,輸入和輸出器件就都可以參考系統(tǒng)地,并且運(yùn)放電路可以參考虛地。當(dāng)不止一個(gè)運(yùn)放被使用時(shí),如果碰到以下條件級(jí)間的耦合電容就不是一定要使用:第一級(jí)運(yùn)放的參考地是虛地

  第二級(jí)運(yùn)放的參考第也是虛地

  這兩級(jí)運(yùn)放的每一級(jí)都沒(méi)有增益。任何直流偏置在任何一級(jí)中都將被乘以增益,并且可能使得電路超出它的正常工作電壓范圍。

  如果有任何疑問(wèn),裝配一臺(tái)有耦合電容的原型,然后每次取走其中的一個(gè),觀察電工作是否正常。除非輸入和輸出都是參考虛地的,否則這里就必須要有耦合電容來(lái)隔離信號(hào)源和運(yùn)放輸入以及運(yùn)放輸出和負(fù)載。一個(gè)好的解決辦法是斷開(kāi)輸入和輸出,然后在所有運(yùn)放的兩個(gè)輸入腳和運(yùn)放的輸出腳上檢查直流電壓。所有的電壓都必須非常接近虛地的電壓,如果不是,前級(jí)的輸出就就必須要用電容做隔離。(或者電路有問(wèn)題)

  1. 4 組合運(yùn)放電路

  在一些應(yīng)用中,組合運(yùn)放可以用來(lái)節(jié)省成本和板上的空間,但是不可避免的引起相互之間的耦合,可以影響到濾波、直流偏置、噪聲和其他電路特性。設(shè)計(jì)者通常從獨(dú)立的功能原型開(kāi)始設(shè)計(jì),比如放大、直流偏置、濾波等等。在對(duì)每個(gè)單元模塊進(jìn)行校驗(yàn)后將他們聯(lián)合起來(lái)。除非特別說(shuō)明,否則本文中的所有濾波器單元的增益都是1。

  1. 5 選擇電阻和電容的值

  每一個(gè)剛開(kāi)始做模擬設(shè)計(jì)的人都想知道如何選擇元件的參數(shù)。電阻是應(yīng)該用1 歐的還是應(yīng)該用1 兆歐的?一般的來(lái)說(shuō)普通的應(yīng)用中阻值在K 歐級(jí)到100K 歐級(jí)是比較合適的。高速的應(yīng)用中阻值在100 歐級(jí)到1K 歐級(jí),但他們會(huì)增大電源的消耗。便攜設(shè)計(jì)中阻值在1 兆級(jí)到10 兆歐級(jí),但是他們將增大系統(tǒng)的噪聲。用來(lái)選擇調(diào)整電路參數(shù)的電阻電容值的基本方程在每張圖中都已經(jīng)給出。如果做濾波器,電阻的精度要選擇1% E -96系列(參看附錄A)。一但電阻值的數(shù)量級(jí)確定了,選擇標(biāo)準(zhǔn)的E-12系列電容。

  用E-24系列電容用來(lái)做參數(shù)的調(diào)整,但是應(yīng)該盡量不用。用來(lái)做電路參數(shù)調(diào)整的電容不應(yīng)該用5%的,應(yīng)該用1%。

  2.1 放大

  放大電路有兩個(gè)基本類(lèi)型:同相放大器和反相放大器。他們的交流耦合版本如圖三所示。對(duì)于交流電路,反向的意思是相角被移動(dòng)180度。這種電路采用了耦合電容――Cin 。Cin被用來(lái)阻止電路產(chǎn)生直流放大,這樣電路就只會(huì)對(duì)交流產(chǎn)生放大作用。如果在直流電路中,Cin被省略,那么就必須對(duì)直流放大進(jìn)行計(jì)算。

  在高頻電路中,不要違反運(yùn)放的帶寬限制,這是非常重要的。實(shí)際應(yīng)用中,一級(jí)放大電路的增益通常是100倍(40dB),再高的放大倍數(shù)將引起電路的振蕩,除非在布板的時(shí)候就非常注意。如果要得到一個(gè)放大倍數(shù)比較的大放大器,用兩個(gè)等增益的運(yùn)放或者多個(gè)等增益運(yùn)放比用一個(gè)運(yùn)放的效果要好的多。

  同相放大器和反相放大器的交流耦合版本

  圖三

  2.2 衰減

  傳統(tǒng)的用運(yùn)算放大器組成的反相衰減器如圖四所示。

  傳統(tǒng)的用運(yùn)算放大器組成的反相衰減器

  圖四

 

  我們經(jīng)??吹胶芏喾浅=?jīng)典的運(yùn)算放大器應(yīng)用圖集,但是這些應(yīng)用都建立在雙電源的基礎(chǔ)上,很多時(shí)候,電路的設(shè)計(jì)者必須用單電源供電,但是他們不知道該如何將雙電源的電路轉(zhuǎn)換成單電源電路。

  在設(shè)計(jì)單電源電路時(shí)需要比雙電源電路更加小心,設(shè)計(jì)者必須要完全理解這篇文章中所述的內(nèi)容。

  1.1 電源供電和單電源供電

  所有的運(yùn)算放大器都有兩個(gè)電源引腳,一般在資料中,它們的標(biāo)識(shí)是VCC+和VCC-,但是有些時(shí)候它們的標(biāo)識(shí)是VCC+和GND。這是因?yàn)橛行?shù)據(jù)手冊(cè)的作者企圖將這種標(biāo)識(shí)的差異作為單電源運(yùn)放和雙電源運(yùn)放的區(qū)別。但是,這并不是說(shuō)他們就一定要那樣使用――他們可能可以工作在其他的電壓下。在運(yùn)放不是按默認(rèn)電壓供電的時(shí)候,需要參考運(yùn)放的數(shù)據(jù)手冊(cè),特別是絕對(duì)最大供電電壓和電壓擺動(dòng)說(shuō)明。

  絕大多數(shù)的模擬電路設(shè)計(jì)者都知道怎么在雙電源電壓的條件下使用運(yùn)算放大器,比如圖一左邊的那個(gè)電路,一個(gè)雙電源是由一個(gè)正電源和一個(gè)相等電壓的負(fù)電源組成。一般是正負(fù)15V,正負(fù)12V和正負(fù)5V也是經(jīng)常使用的。輸入電壓和輸出電壓都是參考地給出的,還包括正負(fù)電壓的擺動(dòng)幅度極限Vom以及最大輸出擺幅。

  單電源供電的電路(圖一中右)運(yùn)放的電源腳連接到正電源和地。正電源引腳接到VCC+,地或者VCC-引腳連接到GND。將正電壓分成一半后的電壓作為虛地接到運(yùn)放的輸入引腳上,這時(shí)運(yùn)放的輸出電壓也是該虛地電壓,運(yùn)放的輸出電壓以虛地為中心,擺幅在Vom 之內(nèi)。有一些新的運(yùn)放有兩個(gè)不同的最高輸出電壓和最低輸出電壓。這種運(yùn)放的數(shù)據(jù)手冊(cè)中會(huì)特別分別指明Voh 和Vol 。需要特別注意的是有不少的設(shè)計(jì)者會(huì)很隨意的用虛地來(lái)參考輸入電壓和輸出電壓,但在大部分應(yīng)用中,輸入和輸出是參考電源地的,所以設(shè)計(jì)者必須在輸入和輸出的地方加入隔直電容,用來(lái)隔離虛地和地之間的直流電壓。(參見(jiàn)1.3節(jié))

  單電源供電運(yùn)放的電源腳連接到正電源和地

  圖一

  通常單電源供電的電壓一般是5V,這時(shí)運(yùn)放的輸出電壓擺幅會(huì)更低。另外現(xiàn)在運(yùn)放的供電電壓也可以是3V 也或者會(huì)更低。出于這個(gè)原因在單電源供電的電路中使用的運(yùn)放基本上都是Rail-To-Rail 的運(yùn)放,這樣就消除了丟失的動(dòng)態(tài)范圍。需要特別指出的是輸入和輸出不一定都能夠承受Rail-To-Rail 的電壓。雖然器件被指明是軌至軌(Rail-To-Rail)的,如果運(yùn)放的輸出或者輸入不支持軌至軌,接近輸入或者接近輸出電壓極限的電壓可能會(huì)使運(yùn)放的功能退化,所以需要仔細(xì)的參考數(shù)據(jù)手冊(cè)是否輸入和輸出是否都是軌至軌。這樣才能保證系統(tǒng)的功能不會(huì)退化,這是設(shè)計(jì)者的義務(wù)。

  1. 2 虛地

  單電源工作的運(yùn)放需要外部提供一個(gè)虛地,通常情況下,這個(gè)電壓是VCC/2,圖二的電路可以用來(lái)產(chǎn)生VCC/2的電壓,但是他會(huì)降低系統(tǒng)的低頻特性。

  單電源工作的運(yùn)放提供一個(gè)虛地電路

  圖二

  R1 和R2 是等值的,通過(guò)電源允許的消耗和允許的噪聲來(lái)選擇,電容C1 是一個(gè)低通濾波器,用來(lái)減少?gòu)碾娫瓷蟼鱽?lái)的噪聲。在有些應(yīng)用中可以忽略緩沖運(yùn)放。

  在下文中,有一些電路的虛地必須要由兩個(gè)電阻產(chǎn)生,但是其實(shí)這并不是完美的方法。在這些例子中,電阻值都大于100K,當(dāng)這種情況發(fā)生時(shí),電路圖中均有注明。

  1. 3 交流耦合

  虛地是大于電源地的直流電平,這是一個(gè)小的、局部的地電平,這樣就產(chǎn)生了一個(gè)電勢(shì)問(wèn)題:輸入和輸出電壓一般都是參考電源地的,如果直接將信號(hào)源的輸出接到運(yùn)放的輸入端,這將會(huì)產(chǎn)生不可接受的直流偏移。如果發(fā)生這樣的事情,運(yùn)放將不能正確的響應(yīng)輸入電壓,因?yàn)檫@將使信號(hào)超出運(yùn)放允許的輸入或者輸出范圍。

  解決這個(gè)問(wèn)題的方法將信號(hào)源和運(yùn)放之間用交流耦合。使用這種方法,輸入和輸出器件就都可以參考系統(tǒng)地,并且運(yùn)放電路可以參考虛地。當(dāng)不止一個(gè)運(yùn)放被使用時(shí),如果碰到以下條件級(jí)間的耦合電容就不是一定要使用:第一級(jí)運(yùn)放的參考地是虛地

  第二級(jí)運(yùn)放的參考第也是虛地

  這兩級(jí)運(yùn)放的每一級(jí)都沒(méi)有增益。任何直流偏置在任何一級(jí)中都將被乘以增益,并且可能使得電路超出它的正常工作電壓范圍。

  如果有任何疑問(wèn),裝配一臺(tái)有耦合電容的原型,然后每次取走其中的一個(gè),觀察電工作是否正常。除非輸入和輸出都是參考虛地的,否則這里就必須要有耦合電容來(lái)隔離信號(hào)源和運(yùn)放輸入以及運(yùn)放輸出和負(fù)載。一個(gè)好的解決辦法是斷開(kāi)輸入和輸出,然后在所有運(yùn)放的兩個(gè)輸入腳和運(yùn)放的輸出腳上檢查直流電壓。所有的電壓都必須非常接近虛地的電壓,如果不是,前級(jí)的輸出就就必須要用電容做隔離。(或者電路有問(wèn)題)

  1. 4 組合運(yùn)放電路

  在一些應(yīng)用中,組合運(yùn)放可以用來(lái)節(jié)省成本和板上的空間,但是不可避免的引起相互之間的耦合,可以影響到濾波、直流偏置、噪聲和其他電路特性。設(shè)計(jì)者通常從獨(dú)立的功能原型開(kāi)始設(shè)計(jì),比如放大、直流偏置、濾波等等。在對(duì)每個(gè)單元模塊進(jìn)行校驗(yàn)后將他們聯(lián)合起來(lái)。除非特別說(shuō)明,否則本文中的所有濾波器單元的增益都是1。

  1. 5 選擇電阻和電容的值

  每一個(gè)剛開(kāi)始做模擬設(shè)計(jì)的人都想知道如何選擇元件的參數(shù)。電阻是應(yīng)該用1 歐的還是應(yīng)該用1 兆歐的?一般的來(lái)說(shuō)普通的應(yīng)用中阻值在K 歐級(jí)到100K 歐級(jí)是比較合適的。高速的應(yīng)用中阻值在100 歐級(jí)到1K 歐級(jí),但他們會(huì)增大電源的消耗。便攜設(shè)計(jì)中阻值在1 兆級(jí)到10 兆歐級(jí),但是他們將增大系統(tǒng)的噪聲。用來(lái)選擇調(diào)整電路參數(shù)的電阻電容值的基本方程在每張圖中都已經(jīng)給出。如果做濾波器,電阻的精度要選擇1% E -96系列(參看附錄A)。一但電阻值的數(shù)量級(jí)確定了,選擇標(biāo)準(zhǔn)的E-12系列電容。

  用E-24系列電容用來(lái)做參數(shù)的調(diào)整,但是應(yīng)該盡量不用。用來(lái)做電路參數(shù)調(diào)整的電容不應(yīng)該用5%的,應(yīng)該用1%。

  2.1 放大

  放大電路有兩個(gè)基本類(lèi)型:同相放大器和反相放大器。他們的交流耦合版本如圖三所示。對(duì)于交流電路,反向的意思是相角被移動(dòng)180度。這種電路采用了耦合電容――Cin 。Cin被用來(lái)阻止電路產(chǎn)生直流放大,這樣電路就只會(huì)對(duì)交流產(chǎn)生放大作用。如果在直流電路中,Cin被省略,那么就必須對(duì)直流放大進(jìn)行計(jì)算。

  在高頻電路中,不要違反運(yùn)放的帶寬限制,這是非常重要的。實(shí)際應(yīng)用中,一級(jí)放大電路的增益通常是100倍(40dB),再高的放大倍數(shù)將引起電路的振蕩,除非在布板的時(shí)候就非常注意。如果要得到一個(gè)放大倍數(shù)比較的大放大器,用兩個(gè)等增益的運(yùn)放或者多個(gè)等增益運(yùn)放比用一個(gè)運(yùn)放的效果要好的多。

  同相放大器和反相放大器的交流耦合版本

  圖三

  2.2 衰減

  傳統(tǒng)的用運(yùn)算放大器組成的反相衰減器如圖四所示。

  傳統(tǒng)的用運(yùn)算放大器組成的反相衰減器

  圖四

 

  在電路中R2要小于R1。這種方法是不被推薦的,因?yàn)楹芏噙\(yùn)放是不適宜工作在放大倍數(shù)小于1倍的情況下。正確的方法是用圖五的電路。

  

  圖五

  在表一中的一套規(guī)格化的R3 的阻值可以用作產(chǎn)生不同等級(jí)的衰減。對(duì)于表中沒(méi)有的阻值,可以用以下的公式計(jì)算

  R3=(Vo/Vin)/(2-2(Vo/Vin))

  如果表中有值,按以下方法處理:

  為Rf和Rin在1K到100K之間選擇一個(gè)值,該值作為基礎(chǔ)值。

  將Rin 除以二得到RinA 和RinB。

  將基礎(chǔ)值分別乘以1 或者2 就得到了Rf、Rin1 和Rin2,如圖五中所示。

  在表中給R3 選擇一個(gè)合適的比例因子,然后將他乘以基礎(chǔ)值。

  比如,如果Rf是20K,RinA和RinB都是10K,那么用12.1K的電阻就可以得到-3dB的衰減。

  

  表一

  圖六中同相的衰減器可以用作電壓衰減和同相緩沖器使用。

  圖六中同相的衰減器可以用作電壓衰減和同相緩沖器使用

  圖六

  2.3 加法器

  圖七是一個(gè)反相加法器,他是一個(gè)基本的音頻混合器。但是該電路的很少用于真正的音頻混合器。因?yàn)檫@會(huì)逼近運(yùn)放的工作極限,實(shí)際上我們推薦用提高電源電壓的辦法來(lái)提高動(dòng)態(tài)范圍。

  同相加法器是可以實(shí)現(xiàn)的,但是是不被推薦的。因?yàn)樾盘?hào)源的阻抗將會(huì)影響電路的增益。

  圖七是一個(gè)反相加法器

  圖七

  2.4 減法器

  就像加法器一樣,圖八是一個(gè)減法器。一個(gè)通常的應(yīng)用就是用于去除立體聲磁帶中的原唱而留下伴音(在錄制時(shí)兩通道中的原唱電平是一樣的,但是伴音是略有不同的)。

  2.5 模擬電感

  圖九的電路是一個(gè)對(duì)電容進(jìn)行反向操作的電路,它用來(lái)模擬電感。電感會(huì)抵?電流的變化,所以當(dāng)一個(gè)直流電平加到電感上時(shí)電流的上升是一個(gè)緩慢的過(guò)程,并且電感中電阻上的壓降就顯得尤為重要。

  圖八是一個(gè)減法器

  圖八

 

  圖九的電路是一個(gè)對(duì)電容進(jìn)行反向操作的電路,它用來(lái)模擬電感

  圖九

  電感會(huì)更加容易的讓低頻通過(guò)它,它的特性正好和電容相反,一個(gè)理想的電感是沒(méi)有電阻的,它可以讓直流電沒(méi)有任何限制的通過(guò),對(duì)頻率是無(wú)窮大的信號(hào)有無(wú)窮大的阻抗。

  如果直流電壓突然通過(guò)電阻R1 加到運(yùn)放的反相輸入端上的時(shí)候,運(yùn)放的輸出將不會(huì)有任何的變化,因?yàn)檫@個(gè)電壓同過(guò)電容C1 也同樣加到了正相輸出端上,運(yùn)放的輸出端表現(xiàn)出了很高的阻抗,就像一個(gè)真正的電感一樣。

  隨著電容C1 不斷的通過(guò)電阻R2 進(jìn)行充電,R2上電壓不斷下降,運(yùn)放通過(guò)電阻R1汲取電流。隨著電容不斷的充電,最后運(yùn)放的兩個(gè)輸入腳和輸出腳上的電壓最終趨向于虛地(Vcc/2)。

  當(dāng)電容C1 完全被充滿(mǎn)時(shí),電阻R1 限制了流過(guò)的電流,這就表現(xiàn)出一個(gè)串連在電感中電阻。這個(gè)串連的電阻就限制了電感的Q 值。真正電感的直流電阻一般會(huì)比模擬的電感小的多。這有一些模擬電感的限制:

  電感的一段連接在虛地上;

  模擬電感的Q值無(wú)法做的很高,取決于串連的電阻R1;

  模擬電感并不像真正的電感一樣可以?xún)?chǔ)存能量,真正的電感由于磁場(chǎng)的作用可以引起很高的反相尖峰電壓,但是模擬電感的電壓受限于運(yùn)放輸出電壓的擺幅,所以響應(yīng)的脈沖受限于電壓的擺幅。

  2.6 儀用放大器

  儀用放大器用于需要對(duì)小電平信號(hào)直流信號(hào)進(jìn)行放大的場(chǎng)合,他是由減法器拓?fù)涠鴣?lái)的。儀用放大器利用了同相輸入端高阻抗的優(yōu)勢(shì)?;镜膬x用放大器如圖十所示。

  基本的儀用放大器

  圖十

  這個(gè)電路是基本的儀用放大電路,其他的儀用放大器也如圖中所示,這里的輸入端也使用了單電源供電。這個(gè)電路實(shí)際上是一個(gè)單電源的應(yīng)變儀。這個(gè)電路的缺點(diǎn)是需要完全相等的電阻,否則這個(gè)電路的共模抑制比將會(huì)很低。

  圖十中的電路可以簡(jiǎn)單的去掉三個(gè)電阻,就像圖十一中的電路。

  

  圖十一

  這個(gè)電路的增益非常好計(jì)算。但是這個(gè)電路也有一個(gè)缺點(diǎn):那就是電路中的兩個(gè)電阻必須一起更換,而且他們必須是等值的。另外還有一個(gè)缺點(diǎn),第一級(jí)的運(yùn)放沒(méi)有產(chǎn)生任何有用的增益。

  另外用兩個(gè)運(yùn)放也可以組成儀用放大器,就像圖十二所示。

  用兩個(gè)運(yùn)放也可以組成儀用放大器

  圖十二

  但是這個(gè)儀用放大器是不被推薦的,因?yàn)榈谝粋€(gè)運(yùn)放的放大倍數(shù)小于一,所以他可能是不穩(wěn)定的,而且Vin -上的信號(hào)要花費(fèi)比Vin +上的信號(hào)更多的時(shí)間才能到達(dá)輸出端。

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