同相放大器開環(huán)增益課件.ppt

《同相放大器開環(huán)增益課件.ppt》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、檢測與控制電路基礎(chǔ)第4章信號調(diào)理第1講（共4講）第1講：信號調(diào)理基本概念運放特性參數(shù)電平轉(zhuǎn)換的電路設(shè)計第2講：調(diào)制與解調(diào)線性化的處理方法第3講：信號變換電路設(shè)計第4講：信號隔離濾波器設(shè)計本講主要內(nèi)容第一部分信號調(diào)理基本概念信號調(diào)理在數(shù)字測控系統(tǒng)中的位置數(shù)據(jù)采集單元要求：信噪比高、接口有要求被測信號：微弱、過大、有噪聲信號調(diào)理目的：將被測信號轉(zhuǎn)換成可適合后續(xù)處理單元接口的信號檢測電路與信號調(diào)理電路一般可以合二為一，關(guān)于電阻抗檢測通常歸結(jié)為信號調(diào)理電路典型信號獲取系統(tǒng)信號調(diào)理分類電平調(diào)整：對電壓信號進(jìn)行放大（或

2、衰減）線性化：非線性特性對于動態(tài)測量很不利，會導(dǎo)致信號波形發(fā)生畸變線性化作用：擴(kuò)大傳感器相應(yīng)特性的線性范圍信號形式變換：從一種形式轉(zhuǎn)換為另一種形式如V/I,I/V,f/V,f/I,V/f等電阻抗轉(zhuǎn)換濾波和阻抗匹配無源濾波、有源濾波阻抗匹配，減小誤差電平調(diào)整目的：得到所需的量程范圍、精度、分辨率無源電平調(diào)整實際應(yīng)用中要考慮作為前級（傳感器）電路的負(fù)載，要求輸入阻抗高，作為后級電路的輸入端，要求輸出阻抗小大阻值電阻的精度、噪聲差適用于精度要求不高的場合有源電平調(diào)整有源電平調(diào)整電路注意幾點：供電電源的限制：余量、

3、軌到軌帶寬的限制噪聲抑制放大器其他特性的影響理想放大器的要求開環(huán)增益共模抑制比輸入阻抗輸出阻抗頻帶寬度沒有溫度漂移實際運放有限開環(huán)增益輸入偏置電流、輸入失調(diào)電流最大差模輸入電壓、最大共模輸入電壓差模輸入電阻、開環(huán)輸出電阻輸入失調(diào)電壓溫度漂移共模抑制比上升速率開環(huán)帶寬、單位增益帶寬1）失調(diào)及漂移引入的誤差（1）反相放大器的失調(diào)及漂移引入的誤差基本放大器的誤差分析根據(jù)實際運放的等效模型并對反相輸入點應(yīng)用KCL得：若取補(bǔ)償電阻可得結(jié)果說明設(shè)置補(bǔ)償電阻后可消除由平均偏置電流及其漂移的誤差影響，這也就是反相放大器要在

4、同相輸入端設(shè)置補(bǔ)償電阻的原因。輸出誤差電壓為折算到輸入端的誤差電壓考慮最壞的情況將失調(diào)與漂移分別考慮有其中ΔVos、ΔIos分別是溫度、時間、正負(fù)電源的函數(shù)。（2）同相放大器共模抑制比、失調(diào)及其漂移引入的誤差解之得令輸出誤差電壓為折算到輸入端為由于失調(diào)是可以調(diào)零的，因此考慮CMRR及失調(diào)漂移時的誤差電壓顯然電壓跟隨器組態(tài)時若Rp=0，要求RF=0，這對減小定態(tài)誤差是有利的，但不利于堵塞時的輸入級保護(hù)。2）開環(huán)增益、輸入阻抗和輸出阻抗引入的誤差（1）反相放大器開環(huán)增益、輸入阻抗和輸出阻抗引入的誤差根據(jù)圖可以得

5、到方程組解方程組得考慮開環(huán)增益、輸入阻抗、輸出阻抗時的閉環(huán)增益為式中（2）同相放大器開環(huán)增益、輸入阻抗和輸出阻抗引入的誤差可列出下列方程組解之得其中結(jié)果說明：運放的開環(huán)增益、輸入輸出阻抗的非理想性使運放的實際開環(huán)增益及電路的實際反饋系數(shù)減少，導(dǎo)致回路增益的下降，閉環(huán)增益產(chǎn)生誤差，因而產(chǎn)生運算誤差。顯然Avo越大，輸入阻抗越大，輸出阻抗越小，誤差越小。3）動態(tài)誤差（1）反相放大器的動態(tài)誤差①頻域誤差反相放大器在交流工作條件下，輸入信號為正弦波時，由于閉環(huán)帶寬的有限性將產(chǎn)生幅度誤差和相位誤差，這就是所謂的頻域誤

6、差。反相放大器的頻率特性當(dāng)f≤fFBW時，反相放大器的幅度絕對誤差為相位絕對誤差為當(dāng)f<

7、只有當(dāng)t=∞時，輸出才達(dá)到理想值vo(∞)=–AFEin。因此時域誤差為顯然，反相放大器的時域誤差也是由運放的增益帶寬積不為理想所引起，若增益帶寬積AvoF=∞，則fFBW=∞,時域誤差為零。（2）同相放大器的動態(tài)誤差與反相放大器相同，同相放大器也存在頻域誤差和時域誤差，且也是由電路的閉環(huán)帶寬的有限性引起的。由于同相放大器的增益表達(dá)式形式與反相放大器相同，因而頻率特性也一致。4）結(jié)論①失調(diào)及其漂移通過在運放的輸入端引入誤差輸入電壓導(dǎo)致運算誤差。②開環(huán)增益、輸入輸出阻抗通過改變回路增益，引起閉環(huán)增益的誤差，從

8、而導(dǎo)致運算誤差。從導(dǎo)出的實際運算公式，可以得出如下結(jié)論：①為了減小失調(diào)及其漂移引入的誤差，應(yīng)提高閉環(huán)增益，減小輸入回路電阻阻值，選擇失調(diào)及其漂移小的運放，另外要設(shè)置同相端的補(bǔ)償電阻。要求同相放大器的運放要有高的共模抑制比。②為了減小閉環(huán)增益誤差，應(yīng)選擇輸入阻抗高、輸出阻抗低且開環(huán)增益大的集成運放。③運放的增益帶寬積導(dǎo)致電路的動態(tài)誤差，誤差與增益帶寬積成反比，因此應(yīng)盡量選擇增益帶寬積大的運放?；痉糯笃鞯目傟P(guān)系式為