精密低功耗仪表放大器INA118及其应用
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《国外电子元器件》2000年第6期2000年6月
图1INA118的内部电路
图2
INA118的引脚排列
精密低功耗仪表放大器INA118及其应用
信息产业部电子六所
杨昌金北京联合大学机电工程学院
王涛
Precision And Lo w Po wer Instrument Am p l if ier INA118
Yan g Chan gj in
Wan g Tao
摘要:INA118是美国B -B 公司生产的精密仪表放大器,它在内部集成了输入保护电路,其增益可由外部可调增益电阻R g 进行调节。本文介绍了INA118的原理、特性及应用电路。关键词:共模抑制;频带宽度;增益;轨至轨;INA118分类号:TN 722文献标识码:B 文章编号:1006-6977(2000)06-
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●新特器件应用
1.概述
INA118是美国B -B 公司生产的精密仪表放
大器系列中的一种,它具有精度高、功耗低、共模抑制比高和工作频带宽等优点,适合对各种微小信号进行放大。INA118独特的电流反馈结构使得它在较高的增益下也能保持很高的频带宽度(G =100时带宽为70k Hz )。
INA118由三个运算放大器组成差分放大结构,其内部电路如图1所示。内置输入过压保护,且可通过外置不同大小的电阻实现不同的增益(从1
到1000),因而应用范围很广。
2.引脚图及引脚功能
INA118的引脚排列如图2所示。各引脚的功
能说明如表1所列。
3.电气参数
INA118的主要参数如下:
●最大偏移电压:50μV ;●最大温漂:0.5μV /℃;●最大输入基极电流:5nA ;
●最小共模抑制比:110dB ;
●输入过压保护电压:±40V ;●电源电压:±1.35V ～±18V ;●溃散电流:350μA ;●带宽:单位增益时为800k Hz ;●稳定时间:单位增益时为25μs ;●过载恢复时间:20μs ;●工作温度范围:-40℃～85℃;●封装形式:8脚D IP 或SO 。
4.工作原理
INA118由于内含输入保护电路,因此,如果输
入过载,保护电路将把
输入电流限制在1.5到5mA 的安全范围内,以保证后续电路的安全。
此外,输入保护电路还
能在无电源供电的情况
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下对INA118提供保护。其差分输入电压由晶体管Q 1和Q 2缓冲之后送入芯片内部进行放大处理。
INA118通过在脚1和脚8之间外接一电阻R g 来实现不同的增益,该增益可从1到1000不等。电阻R g 的大小可由下式决定:
R g =50k Ω/(G -1)式中:G 为增益
由于R g 的稳定性和温度漂移对增益有影响,因此,在那些需要获得高精度增益的应用中对R g 的要求也比较高,应采用高精度、低噪声的金属膜电阻。此外,高增益的电路设计中的R g 值较小,如G =100时的R g 值为1.02k Ω;G =1000时的R g 值
为50.5
Ω。因此,在高增益时的接线电阻不能忽略,由于它的存在,实际增益可能会有较大的偏差,因而,计算得到的R g 值需要修正。修正的具体方法是用一个可调电位器替代R g ,调节电位器使得输出电压与输入电压的比值达到设计所要求的增益值。
另外INA118具有很低的偏移电压和偏移电流,但是在很多应用场合中要求外部偏移电压和偏移电流为零,所以必须外加如图3所示的偏移调零电路。
5.注意事项
为了更好的使用INA118,使用时应注意以下几点:
●Ref 引脚应接地或对地串接一个阻值很低的电阻,以获得很好的共模抑制比。
●基极偏置电流回路是INA118正常的关键。正常情况下基极偏置电流大概在±5nA 左右。图4所示
是三种不同应用场
合的基极偏置电流回路的接法。根据不同情况,采用这些电路可使输入回路处于平衡状态。
●共模输入电压应该严格地限制在正电源电压以下0.6V 和负电源电压以下1V 之间,如果共模输入电压超出这个范围,那么差分放大器的输出电压将接近于零。
6.应用
在工业现场,设计人员需要把不同频率、不同大小的脉冲信号通过放大和整形,再由光耦隔离电路将信号送往数字电路进行处理。由于现场存在各种干扰,尤其是共模干扰比较严重,所以普通单端运算放大器无法对信号进行准确的放大。而INA118作为精度高、频带宽、共模抑制比高的新型仪表放大器很适合用来完成信号放大的任务。图5是笔者曾经设计的一个用来对0.05V ～10V (0.5Hz ～15k Hz )的脉冲进行放大、整形的实际电路。它由二极管限压输入电路、INA118差分放大电路和L M324滞环比较电路组成。实践证明,IN 2A118不仅在很宽的频带范围内能很好的工作,而且具有很高的抗干扰能力,是一种使用非常方便的仪表放大器。咨询编号:000604
图3外加偏移调零电路
图5由INA118组成的放大整形电路
图4基极偏置电流回路图
精密低功耗仪表放大器INA118
及其应用
仪表放大器特点及作用
仪表放大器特点及作用 仪表放大器是一个特殊的差动放大器，具有超高输入阻抗，极其良好的CMRR，低输入偏移，低输出阻抗，能放大那些在共模电压下的信号。仪表放大器是一种具有差分输入和相对参考端单端输出的闭环增益组件，具有差分输入和相对参考端的单端输出。与运算放大器不同之处是运算放大器的闭环增益是由反相输入端与输出端之间连接的外部电阻决定，而仪表放大器则使用与输入端隔离的内部反馈电阻网络。仪表放大器的2个差分输入端施加输入信号，其增益即可由内部预置，也可由用户通过引脚内部设置或者通过与输入信号隔离的外部增益电阻预置。 一、仪表放大器特点 1、高共模抑制比 共模抑制比（CMRR）则是差模增益（Ad）与共模增益（Ac）之比，即：CMRR=20lg|Ad/Ac|dB;仪表放大器具有很高的共模抑制比，CMRR典型值为70～100dB 以上。 2、高输入阻抗 要求仪表放大器必须具有极高的输入阻抗，仪表放大器的同相和反相输入端的阻抗都很高而且相互十分平衡，其典型值为109～1012Ω。 3、低噪声 由于仪表放大器必须能够处理非常低的输入电压，因此仪表放大器不能把自身的噪声加到信号上，在1kHz条件下，折合到输入端的输入噪声要求小于10nV/Hz. 4、低线性误差 输入失调和比例系数误差能通过外部的调整来修正，但是线性误差是器件固有缺陷，它不能由外部调整来消除。一个高质量的仪表放大器典型的线性误差为0.01%，有的甚至低于0.0001%. 5、低失调电压和失调电压漂移 仪表放大器的失调漂移也由输入和输出两部分组成，输入和输出失调电压典型值分别为100μV和2mV。 二、仪表放大器的作用 目前仪表放大器在多方面已经得到运用，典型应用如下：
集成运算放大器及其应用
第九章集成运算放大器及其应用（易映萍） 9.1 差分放大电路 9.2互补功率放大电路 9.3 集成运算放大电路 9.4 理想集成运放的线性运用电路 9.5 理想集成运放的非线性运用电路 习题 第九章集成运算放大器及其应用 9.1 差分放大电路 9.1.1 直接耦合多级放大电路的零点漂移现象 工业控制中的很多物理量均为模拟量，如温度、流量、压力、液面和长度等，它们通过不同的传感器转化成的电量也均为变化缓慢的非周期性连续信号，这些信号具有以下两个特点： 1．信号比较微弱，只有通过多级放大才能驱动负载； 2．信号变化缓慢，一般采用直接耦合多级放大电路将其放大。 u＝0）时，人们在试验中发现，在直接耦合的多级放大电路中，即使将输入端短路（即 i u≠0）,这种现象称为零点漂移（简称为零漂），如图输出端还会产生缓慢变化的电压（即 o 9.1所示。 （a）测试电路（b）输出电压u o的漂移 图9.1 零点漂移现象 9.1.2 零漂产生的主要原因 在放大电路中，任何参数的变化，如电源电压的波动、元件的老化以及半导体元器件参数随温度变化而产生的变化，都将产生输出电压的漂移，在阻容耦合放大电路中，耦合电容对这种缓慢变化的漂移电压相当于开路，所以漂移电压将不会传递到下一级电路进一步放
大。但是，在直接耦合的多级放大电路中，前一级产生的漂移电压会和有用的信号（即要求放大的输入信号）一起被送到下一级进一步放大，当漂移电压的大小可以和有用信号相当时，在负载上就无法分辨是有效信号电压还是漂移电压，严重时漂移电压甚至把有效信号电压淹没了，使放大电路无法正常工作。 采用高质量的稳压电源和使用经过老化实验的元件就可以大大减小由此而产生的漂移，所以由温度变化所引起的半导体器件参数的变化是产生零点漂移现象的主要原因，因而也称零点漂移为温度漂移，简称温漂，从某种意义上讲零点漂移就是静态工作点Q点随温度的漂移。 9.1.3抑制温漂的方法 对于直接耦合多级放大电路，如果不采取措施来抑制温度漂移，其它方面的性能再优良，也不能成为实用电路。抑制温漂的方法主要由以下几种： （1）采用稳定静态工作的分压式偏置放大电路中Re的负反馈作用； （2）采用温度补偿的方法，利用热敏元件来抵消放大管的变化； （3）采用特性完全相同的三极管构成“差分放大电路”； 9.1.4 差分放大电路 差分放大电路是构成多级直接耦合放大电路的基本单元电路。直接耦合的多级放大电路的组成框图如图9.2所示。 图9.2 多级放大的组成框图 A倍后传送到负载上，对电路造从上图可知输入级一旦产生了温漂，会经中间级放大 u2 A≈1，对电路造成的成严重的影响，而中间级产生的温漂，由于直接到达功放级而功放的 u 影响跟输入级相比少得多，所以，我们主要应设法抑制输入级产生的温漂，故在直接耦合的多级放大电路中只有输入级常采用差分放大电路的形式来抑制温漂。 9.1.4.1 差分放大电路的组成及结构特点 一．电路组成 差分放大电路如图9.3所示。
《电子测量仪器与应用》-习题答案
答案 1.3.3任务知识点习题 4、 （1)×（2)× 11、400Hz 14、图(b)，触发极性：正；触发电平：零 图(c) ，触发极性：负；触发电平：零 图(d) ，触发极性：负；触发电平：正 图(e) ，触发极性：正；触发电平：正 15、 （1）b c ； （2）a； （3）b； （4）a； （5）a c d b ； （6）a b b 16、 （1）连续扫描、触发扫描、自动扫描； （2）校准； （3）电子枪、偏转系统、荧光屏； （4）Y A、Y B、Y A±Y B、交替、断续、交替、断续 17 、 （1）√（2）√（3）√（4）×（5）√（6）√（7）× 1.3.5任务知识点习题 7、不能 2.2.2任务知识点习题 1、 图（a），周期：34μs、峰-峰值：5V 图（b），周期：38μs、峰-峰值：3.4V
图（c ），周期：44μs 、峰-峰值：44V 图（d ），周期：24μs 、峰-峰值：46V 3、 2kHz ，2V ，1.4V 4、 5MHz 5、 20MHz 6、 0.4Hz 7、 47.7 ns 8、 ??=120。 9、 X-Y 方式 、6 kHz 、4.5 kHz 2.3.2任务知识点习题 1、a 3、小 3.2.3任务知识点习题 2、 （1）4位表，无超量程能力 （2）2 1 4位表，如按2V 、20V 、200V 等分挡，没有超量程能力；若按1V 、10V 、100V 等分挡，则具有100%的超量程能力。 （3）4 3 3位表，如按5V 、50V 、500V 等分挡，则具有20%的超量程能力 4、ΔU =±0.0008V ，±2个字 5、 （1）B （2）A （3）A 6、 （1）√ （2）× （3）√ （4）× （5）√ （6）√ （7）× （8）× 7、 （1）地、信号；信号、地 （2）并、串 （3）机械调零，电气调零 （4）±2 （5）随机误差、系统误差
LD27L2-超低功耗运算放大器
LD27L2 双通道精密运算放大电路 1、概述 LD27L2是一款有极低失调电压、高输入阻抗、轨对轨的运算放大器电路。主要应用于各种需要使用精密运算放大器的领域，其特点如下： z极低的输入失调电压，典型条件下小于1mV； z超低功耗，静态工作电流小于3uA z宽电压工作范围，1.8V~6.0V z高输入阻抗，典型为1013Ω； z超低的失调点偏移 z单位增益带宽14KHz z封装形式：SOP8 2、功能框图与引脚说明 2. 1、功能框图
2. 2、引脚排列图 2. 3、引脚说明与结构原理图 序号管脚名功能描述 1 OUT1 运放1的输出端 2 IN1‐ 运放1的反向输入端 3 IN1+ 运放1的正向输入端 4 GND 电源地 5 IN2+ 运放2的正向输入端 6 IN2‐ 运放2的反向输入端 7 OUT2 运放2的输出端 8 VDD 电源输入端
3、电特性 3. 1、极限参数 参 数 名 称 符 号 额 定 值 单 位 最大电源电压 IVsmax 6 V 输入电压范围 V I GND-0.3~VDD V 差分输入电压 VDD-GND V 工作环境温度 T amb -40~+85 ℃ 贮存温度 T stg -55~+125 ℃ 3. 2、电特性（VDD=2.2~5V ，T A =25℃） 参 数 名 称 符 号 测 试 条 件规 范 值 单 位最小 典型最大 工作电压 V DD 1.8 - 6.0 V 静态工作电流 I DD - 0.8 3 uA 输入失调电压 V OS - 1 2 mV 输入失调温度系数 -40℃~+85℃ - 1.3 - uV/℃电源抑制 V PSRR - 85 90 dB 输入偏置电流 I B - 1 - pA 输入失调电流 I OS - 1 - pA 共模输入阻抗 Z CM - 1013- Ω 差模输入阻抗 Z DIFF - 1013- Ω 共模输入电压 V CMR GND-0.3- VDD+0.3 V 共模抑制比 CMRR VDD=5V 60 90 - dB 单位增益带宽 B I VI=10mV 14 KHz 输出短路电流 I SC VDD=2.2V - 3 - mA VDD=5V - 20 - mA
运算放大器的典型应用
Op Amp Circuit Collection AN-31
Practical Differentiator f c e 1 2q R2C1 f h e 1 2q R1C1 e 1 2q R2C2 f c m f h m f unity gain TL H 7057–9 Integrator V OUT e b 1 R1C1 t2 t1 V IN dt f c e 1 2q R1C1 R1e R2 For minimum offset error due to input bias current TL H 7057–10 Fast Integrator TL H 7057–11Current to Voltage Converter V OUT e l IN R1 For minimum error due to bias current R2e R1 TL H 7057–12 Circuit for Operating the LM101 without a Negative Supply TL H 7057–13Circuit for Generating the Second Positive Voltage TL H 7057–14
Neutralizing Input Capacitance to Optimize Response Time C N s R1 R2 C S TL H 7057–15 Integrator with Bias Current Compensation Adjust for zero integrator drift Current drift typically0 1 n A C over b55 C to125 C temperature range TL H 7057–16 Voltage Comparator for Driving DTL or TTL Integrated Circuits TL H 7057–17 Threshold Detector for Photodiodes TL H 7057–18 Double-Ended Limit Detector V OUT e4 6V for V LT s V IN s V UT V OUT e0V for V IN k V LT or V IN l V UT TL H 7057–19 Multiple Aperture Window Discriminator TL H 7057–20
集成运算放大器的基本应用
实验名称 集成运算放大器的基本应用 一.实验目的 1.掌握集成运算放大器的正确使用方法。 2.掌握用集成运算放大器构成各种基本运算电路的方法。 3.学习正确使用示波器交流输入方式和直流输入方式观察波形的方法，重点掌握积分输入，输出波形的测量和描绘方法。 二.实验元器件 集成运算放大器 LM324 1片 电位器 1k Ω 1只 电阻 100k Ω 2只；10k Ω 3只；5.1k Ω 1只；9k Ω 1只 电容 0.01μf 1只 三、预习要求 1.复习由运算放大器组成的反相比例、反相加法、减法、比例积分运算电路的工作原理。 2.写出上述四种运算电路的vi 、vo 关系表达式。 3.实验前计算好实验内容中得有关理论值，以便与实验测量结果作比较。 4.自拟实验数据表格。 四.实验原理及参考电路 本实验采用LM324集成运算放大器和外接电阻、电容等构成基本运算电路。 1. 反向比例运算 反向比例运算电路如图1所示，设组件LM324为理想器件，则 11 0υυR R f -=
R f 100k R 1 10k A 10k R L v o v 1 R 9k 图1 其输入电阻1R R if ≈，图中1//R R R f ='。 由上式可知，改变电阻f R 和1R 的比值，就改变了运算放大器的闭环增益vf A 。 在选择电路参数是应考虑： ○ 1根据增益，确定f R 与1R 的比值，因为 1 R R A f vf - = 所以，在具体确定f R 和1R 的比值时应考虑；若f R 太大，则1R 亦大，这样容易引起较大的失调温漂；若f R 太小，则1R 亦小，输入电阻if R 也小，可能满足不了高输入阻抗的要求，故一般取f R 为几十千欧至几百千欧。 若对放大器输入电阻有要求，则可根据1R R i =先确定1R ，再求f R 。 ○ 2运算放大器同相输入端外接电阻R '是直流补偿电阻，可减小运算放大器偏执电流产生的不良影响，一般取1//R R R f ='，由于反向比例运算电路属于电压并联负反馈，其输入、输出阻抗均较低。 本次试验中所选用电阻在电路图中已给出。 2. 反向比例加法运算 反向比例加法运算电路如图2所示，当运算放大器开环增益足够大时，其输入端为“虚地”，11v 和12v 均可通过1R 、2R 转换成电流，实现代数相加，其输出电压 ??? ??+-=122111 v R R v R R v f f o 当R R R ==21时 ()1211v v R R v f o +- = 为保证运算精度，除尽量选用精度高的集成运算放大器外，还应精心挑选精度高、稳定性好的电阻。f R 与R 的取值范围可参照反比例运算电路的选取范围。 同理，图中的21////R R R R f ='。
电子测量仪器及应用练习题与答案
《电子测量仪器及应用》练习题与答案 一、填空 1.数字的舍入规则是：大于5时 ；小于5时 ；恰好等于5时，采用 的原则。入 ； 舍 ； 奇进偶不进 2.被测量在特定时间和环境下的真实数值叫作 。真值 3. 是低频信号发生器的核心，其作用是产生频率范围连续可调 、稳定的低频正弦波信号。主振电路 4.模拟式电压表是以 的形式来指示出被测电压的数值。 指示器显示 5.若测量值为196，而实际值为200，则测量的绝对误差 为 ，实际相对误差为 －4 ， －2％ 6.使用偏转因数div /m 10V 的示波器测量某一正弦信号，探极开关置于“×10”位置，从屏幕上测得波形高度为div 14，可知该信号的峰值为 ，若用电压表测量该信号，其指示值为 。 ， 7.若设被测量的给出值为X ，真值为0X ，则绝对误差 X ?= ；相对误差ν= 。0X X X ?=- 00100%X X X ν-=?或者 0X X ν?= 8.所示为一定的触发“极性”（正或负）和“电平”（正或负）时示波器上显示的正弦波形，可判断触发 类型为 极性、 电平触发。正 正 9.在晶体管特性图示仪中电流的读取是通 过将电流加在 电阻上转换 成 ，然后再加到示波管的偏转板上 的。取样 电压 10.电子计数式频率计的测频准确度受频率计的 误差和 误差的影响。时基频率 1±量化 11.在交流电子电压表中，按检波器响应特性的不同，可将电 压表分为 均 值电压表， 峰 值电压表和 有效 值电压表。
12.若要在荧光屏上观测正弦波，应将电压加到垂直偏转板上，并将电压加到水平偏转板上。正弦波(或被测电压) 扫描 13.被测量的测量结果量值含义有两方面，即__数值______和用于比较的____单位___名称。 14.通用示波器结构上包括__水平通道（Y轴系统）__、__X通道（X轴系统）_和__Z通道（主机部分）_三个部分。 15.用模拟万用表电阻挡交换表笔测量二极管电阻两次，其中电阻小的一次黑表笔接的是二极管的___正（阳）__极。 16.数字万用表表笔与模拟万用表表笔的带电极性不同。对数字万用表红表笔接万用表内部电池的____正____极。 17.对以下数据进行四舍五入处理，要求小数点后只保留2位。 =；=。 18.相对误差定义为绝对误差与真值的比值，通常用百分数表示。 19.电子测量按测量的方法分类为直接测量、间接测量和组合测量三种。 20.为保证在测量80V电压时，误差≤±1%，应选用等于或优于级的100V量程的电压表。 21.示波器为保证输入信号波形不失真，在Y轴输入衰减器中采用__RC分压_ 电路。 22.电子示波器的心脏是阴极射线示波管，它主要由电子枪、偏转系统和荧光屏三部分组成。 23.没有信号输入时，仍有水平扫描线，这时示波器工作在__连续扫描__状态，若工作在_触发扫描_状态，则无信号输入时就没有扫描线。 24.峰值电压表的基本组成形式为__检波－放大__式。 25.电子计数器的测周原理与测频相反，即由被测输入信号控制主门开通，而用晶体振荡器信号脉冲进行计数。26．某测试人员在一项对航空发动机页片稳态转速试验中，测得其平均值为 20000 转 / 分钟（假定测试次数足够多）。其中某次测量结果为 20002 转 / 分钟，则此次测量的绝对误差△x ＝ __2转/分钟__ ，实际相对误差＝ %____ 27．指针偏转式电压表和数码显示式电压表测量电压的方法分别属于 ______ 测量和______ 测量。模拟，数字 28.在测量中进行量值比较采用的两种基本方法是 ________ 和 ________ 。
精密低功耗仪表放大器INA118及其应用
-14- 《国外电子元器件》2000年第6期2000年6月 图1INA118的内部电路 图2 INA118的引脚排列 精密低功耗仪表放大器INA118及其应用 信息产业部电子六所 杨昌金北京联合大学机电工程学院 王涛 Precision And Lo w Po wer Instrument Am p l if ier INA118 Yan g Chan gj in Wan g Tao 摘要:INA118是美国B -B 公司生产的精密仪表放大器,它在内部集成了输入保护电路,其增益可由外部可调增益电阻R g 进行调节。本文介绍了INA118的原理、特性及应用电路。关键词:共模抑制;频带宽度;增益;轨至轨;INA118分类号:TN 722文献标识码:B 文章编号:1006-6977(2000)06- 0014- 02 ●新特器件应用 1.概述 INA118是美国B -B 公司生产的精密仪表放 大器系列中的一种,它具有精度高、功耗低、共模抑制比高和工作频带宽等优点,适合对各种微小信号进行放大。INA118独特的电流反馈结构使得它在较高的增益下也能保持很高的频带宽度(G =100时带宽为70k Hz )。 INA118由三个运算放大器组成差分放大结构,其内部电路如图1所示。内置输入过压保护,且可通过外置不同大小的电阻实现不同的增益(从1 到1000),因而应用范围很广。 2.引脚图及引脚功能 INA118的引脚排列如图2所示。各引脚的功 能说明如表1所列。 3.电气参数 INA118的主要参数如下: ●最大偏移电压:50μV ;●最大温漂:0.5μV /℃;●最大输入基极电流:5nA ; ●最小共模抑制比:110dB ; ●输入过压保护电压:±40V ;●电源电压:±1.35V ～±18V ;●溃散电流:350μA ;●带宽:单位增益时为800k Hz ;●稳定时间:单位增益时为25μs ;●过载恢复时间:20μs ;●工作温度范围:-40℃～85℃;●封装形式:8脚D IP 或SO 。 4.工作原理 INA118由于内含输入保护电路,因此,如果输 入过载,保护电路将把 输入电流限制在1.5到5mA 的安全范围内,以保证后续电路的安全。 此外,输入保护电路还 能在无电源供电的情况
电子测量与仪器课后习题答案
电子测量与仪器课后习题答案清华大学出版出版 简述计量与测量之间的联系和区别。 1．答：测量是用被测未知量和同类已知的标准单位量比较，这时认为被测量的真实数值是存在的，测量误差是由测量仪器和测量方法等引起的。计量是用法定标准的已知量与同类的未知量（如受检仪器）比较，这时标准量是准确的、法定的，而认为测量误差是由受检仪器引起的。 由于测量发展的客观需要才出现了计量，测量数据的准确可靠，需要计量予以保证，计量是测量的基础和依据，没有计量，也谈不上测量。测量又是计量联系实际应用的重要途径，可以说没有测量，计量也将失去价值。计量和测量相互配合，才能在国民经济中发挥重要作用。 量值传递的准则是什么 2．答：量值的传递的准则是：高一级计量器具检定低一级计量器具的精确度，同级计量器具的精确度只能通过比对来鉴别。 简述高频信号发生器的基本组成及各组成部分的功能。 1．答：高频信号发生器主要由主振级、调制级、内调制振荡器、输出级、监视器和电源等六部分组成。各部分的功能是：（1）主振级。其作用是产生高频等幅载波信号，也叫高频振荡器。（2）调制级。将主振级产生的高频等幅载波信号与调制信号发生器产生的音频调制信号（400Hz或1KHz）同时送到调制级后，从调制级输出的就是载有音频信号的已调波了。（3）内调制振荡器。其作用是产生内调制信号的，也叫内调制振荡器，一般的高频信号发生器产生的内调制信号有400Hz和1kHz两种。（4）输出级。其作用主要是对已调信号进行放大和滤波，然后在此基础上通过衰减器对输出电平进行较大范围的调节和输出阻抗的变换，以适应各种不同的需要。（5）监视器。监视器主要用来测量输出信号的载波的电平和调幅系数，显示输出信号的频率、幅度、波形等，对输出信号进行监视。（6）电源。电源供给各部分所需的直流电压。 频率合成的实现方法有那几种各有何优缺点 3．答：频率合成的方法一般有两种：直接合成法与间接合成法。直接合成法的优点是频率的稳定度高，频率转换速度快，频谱纯度高，频率间隔小，可以做到以下。缺点是它需要大量的混频器、滤波器、分频器及倍频器等，电路单元多，设备复杂，体积大而显得笨重，造价贵。间接合成法也称为锁相合成法，它通过锁相环来完成频率的加、减、乘、除（即完成频率的合成）。锁相环具有滤波作用，其通频带可以做得很窄，且中心频率易调，又能自动跟踪输入频率，因而可以省去直接合成法中所使用的大量滤波器、混频器及分频器等，有利于简化结构，降低成本，易于集成。 基本锁相环有哪几个组成部分各起什么作用为什么可以把锁相环看成是一个以输入频率为中心的窄带滤波器 4．答：锁相环路是间接合成法的基本电路，它是完成两个电信号相位同步的自动控制系统。基本锁相环由鉴相器（PD）、环路低通滤波器（LPF）和电压控制振荡器（VCO）等三部分组成。其工作原理是：将输出信号U o中的一部分反馈回来与输入信号U i共同加到鉴相器PD上进行相位比较，其输出端的误差电压UФ同两个信号的瞬时相位差成比例。误差电压UФ经环路低通滤波器LPF滤掉其中的噪音以后，用来控制压控振荡器VCO，使其振荡频率向其输入频率靠拢，直至锁定。此时，两信号的相位差保持某一恒定值，因而，鉴相器的输出电压也为一直流电压，振荡器就在此频率上稳定下来。也就是说，锁相环路的最终输出信号频率就是其输入信号频率，因而可以把锁相环看成是一个以输入频率为中心的窄带滤波器。 试述脉冲信号发生器的工作原理。
仪表放大器的应用技巧(摘)
仪表放大器电路设计技巧 Charles Kitchin，Lew Counts 美国模拟器件公司 长期以来，为仪表放大器供电的传统方法是采用双电源或双极性电源，这具有允许正负输入摆幅和输出摆幅的明显优势。随著元器件技术的发展，单电源工作已经成为现代仪表放大器一个越来越有用的特性。现在许多数据采集系统都是采用低电压单电源供电。对于单电源系统，有两个至关重要的特性。首先，仪表放大器的输入范围应当在正电源和负电源之间(或接地电压)扩展。其次，放大器的输出摆幅也应当接近电源电压的两端(R-R)，提供一个与电源电压的任一端或地电位相差100mV(或小于100mV)以内的输出摆幅(V-+0.1V～V+-0.1V)。比较起来，一个标准的双电源仪表放大器的输出摆幅只能与电源电压的任一端或地电位相差1V或2V以内。当采用5V 单电源工作时，这些仪表放大器仅具有1V或2V输出电压摆幅，而真正的R-R输出仪表放大器能提供几乎与电源电压一样高的峰峰输出摆幅。另一个重要点是单电源或R-R仪表放大器采用双电源仍能工作(甚至更好)并且通常其工作电源电压比传统的双电源器件低。 电源解耦是一个经常被工程师忽视的重要细节。通常，旁路电容器(典型值为0.1μF)连接在每个IC的电源引脚和地之间。尽管通常情况适合，但是这在实际应用中可能无效或甚至产生比根本没有旁路电容器更坏的瞬态电压。因此考虑电路中的电流在何处产生，从何处返回和通过什麽路径返回是很重要的问题。一旦确定，应当在地周围和其他信号路径周围旁路这些电流。 通常，像运算放大器一样，大多数单片仪表放大器都有其以电源的一端或两端为参考端的积分器并且应当相对输出参考端解耦。这意味著对于每颗晶片在每个电源引脚与仪表放大器的参考端在PCB上的连接点之间应连接一个旁路电容器，如图1所示。 图1、电源旁路的推荐方法 1.输入接地返回的重要性 当使用仪表放大器电路时出现的一个最常见的应用问题是缺乏为仪表放大器的输入偏置电流提供一个DC返回路径。这通常发生在当仪表放大器的输入是容性耦合时。图2示出这样一个电路。
聚洵低功耗运算放大器GS8551 GS8552 GS8554
描述： GS8551/GS8552/GS8554放大器是单/双/四电源，微功耗，零漂移CMOS运算放大器，这些放大器提供1.8MHz的带宽，轨至轨输入和输出以及1.8V至5.5V的单电源供电。 GS855X使用斩波稳定技术来提供非常低的失调电压（最大值小于5μV），并且在整个温度范围内漂移接近零。每个放大器的静态电源电流低至180μA，输入偏置电流极低，仅为20pA，因此该器件是低失调，低功耗和高阻抗应用的理想选择。 GS855X提供了出色的CMRR，而没有与传统的互补输入级相关的分频器。该设计为驱动模数转换器带来了卓越的性能 转换器（ADC），而不会降低差分线性度。 GS8551提供SOT23-5和SOP-8封装。 GS8552提供MSOP-8和SOP-8封装。GS8554 Quad具有绿色SOP-14和TSSOP-14封装。在所有电源电压下，-45oC至+ 125oC的扩展温度范围提供了额外的设计灵活性。 特点： + 1.8V?+ 5.5V单电源供电?嵌入式RF抗EMI滤波器 ?轨到轨输入/输出?小型封装： ?增益带宽乘积：1.8MHz（典型@ 25°C）GS8551采用SOT23-5和SOP-8封装?低输入偏置电流：20pA（典型值@ 25°C）GS8552采用MSOP-8和SOP-8封装?低失调电压：30μV（最大@ 25°C）GS8554采用SOP-14和TSSOP-14封装?静态电流：每个放大器180μA（典型值） ?工作温度：-45°C?+ 125°C ?零漂移：0.03μV / oC（典型值） 应用： 换能器应用 ?手持测试设备 ?温度测量 ?电池供电的仪器 ?电子秤
仪表放大器应用工程师指南(第三版)
仪表放大器应用工程师指南（第三版）仪表放大器应用工程师指南 第一章仪表放大器的基本原理 前言 仪表放大器有时被错误地理解。并非所有用于仪器仪表的放大器都是仪表放大器，而且仪表放大器决不只用于仪器仪表。仪表放大器用于从电机控制到数据采集以及汽车系统等诸多领域。本书的目的是阐述什么是仪表放大器，它的工作原理怎样，如何使用它以及在何处使用它等基本问题。另外，本书还介绍了几种不同类型的仪表放大器。 仪表放大器与运算放大器的区别是什么, 仪表放大器是一种具有差分输入和相对参考端单端输出的闭环增益单元。大9多数情况下，仪表放大器的两个输入端阻抗平衡并且阻值很高，典型值为 Ω10或更大。其输入偏置电流也很低，典型值为1nA至50 nA。与运算放大器一样，仪表放大器输出阻抗也很低，在低频段通常仅有几毫欧。 运算放大器的闭环增益是由其反向输入端和输出端之间连接的外部电阻决定。与运算放大器不同的是，仪表放大器使用一个与信号输入端隔离的内部反馈电阻网络。对仪表放大器的两个差分输入端施加输入信号，其增益既可由内部预置，也可由用户通过引脚连接一个内部或者外部增益电阻器设置，该增益电阻器也与信号输入端隔离。 图1-1所示的是一个电桥前置放大电路，即为一种典型的仪表放大器应用。当检测信号时，电桥电阻阻值改变，使电桥失去平衡并且在电桥两端产生一个差分的电压变化。该电桥的信号输出就是这种差分电压，且其直接连接到仪表放大器的输入端。此外，恒定的直流电压也施加到电桥的两输入端。这种直流电压通常在两输
入端是相等的或是共模的。仪表放大器的主要作用通常是抑制共模直流电压或对两输入端共模的任何其它电压，同时放大差分信号电压，即两输入端之间的电压差。 相反，如果若在该类应用中采用标准的运算放大器，那么它只会对信号电压和任何直流信号、噪声或其它共模电压进行简单放大。因此，信号会淹没在直流失调电压与噪声之中。正因为如此，即使最好的运算放大器也不能有效地提取微弱的信号。图1-2对比了运算放大器和仪表放大器输入特征之间的差别。信号放大与共模抑制(CMR) 仪表放大器是一种放大两输入信号电压之差而抑制对两输入端共模的任何信号的器件。因此，仪表放大器在从传感器和其它信号源提取微弱信号时提供非常重要的功能。 共模抑制(CMR) 是指抵消任何共模信号(两输入端电位相同)同时放大差模信号(两输入端的电位差)的特性，这是仪表放大器所提供的最重要的功能。直流和交流的共模抑制比都是仪表放大器的重要技术指标。使用现代任何质量合格的仪表放大
聚洵低功耗运算放大器GS8591 8592 8594
GS8591/GS8592/GS8594放大器是单/双/四电源，微功耗，零漂移CMOS运算放大器，这些放大器提供4.5MHz的带宽，轨至轨输入和输出以及1.8V至5.5V的单电源供电。 GS859X使用斩波稳定技术来提供非常低的失调电压（最大值小于50μV），并且在整个温度范围内漂移接近零。每个放大器550μA的低静态电源电流和20pA的极低输入偏置电流使这些器件成为低失调，低功耗和高阻抗应用的理想选择。 GS859X提供了出色的CMRR，而没有与传统的互补输入级相关的分频器。这种设计在驱动模数转换器（ADC）方面具有卓越的性能，而不会降低差分线性度。 GS8591提供SOT23-5和SOP-8封装。 GS8592提供MSOP-8和SOP-8封装。GS8594 Quad具有绿色SOP-14和TSSOP-14封装。在所有电源电压下，-45oC 至+ 125oC的扩展温度范围提供了额外的设计灵活性。 特性： + 1.8V?+ 5.5V单电源供电?嵌入式RF抗EMI滤波器 ?轨到轨输入/输出?小型封装： ?增益带宽乘积：4.5MHz（典型@ 25°C）GS8591采用SOT23-5和SOP-8封装?低输入偏置电流：20pA（典型值@ 25°C）GS8592采用MSOP-8和SOP-8封装 ?低失调电压：30μV（最大@ 25°C）GS8594采用SOP-14和TSSOP-14封装?静态电流：每个放大器550μA（典型值） ?工作温度：-45°C?+ 125°C ?零漂移：0.03μV / oC（典型值）
Features ?Single-Supply Operation from +1.8V ~ +5.5V ?Embedded RF Anti-EMI Filter ?Rail-to-Rail Input / Output ?Small Package: ?Gain-Bandwidth Product: 4.5MHz (Typ. @25°C) GS8591 Available in SOT23-5 and SOP-8 Packages ?Low Input Bias Current: 20pA (Typ. @25°C) GS8592 Available in MSOP-8 and SOP-8 Packages ?Low Offset Voltage: 30μV (Max. @25°C) GS8594 Available in SOP-14 and TSSOP-14 Packages ?Quiescent Current: 550μA per Amplifier (Typ.) ?Operating Temperature: -45°C ~ +125°C ?Zero Drift: 0.03μV/o C (Typ.) General Description The GS859X amplifier is single/dual/quad supply, micro-power, zero-drift CMOS operational amplifiers, the amplifiers offer bandwidth of 4.5MHz, rail-to-rail inputs and outputs, and single-supply operation from 1.8V to 5.5V. GS859X uses chopper stabilized technique to provide very low offset voltage (less than 50μV maximum) and near zero drift over temperature. Low quiescent supply current of 550μA per amplifier and very low input bias current of 20pA make the devices an ideal choice for low offset, low power consumption and high impedance applications. The GS859X offers excellent CMRR without the crossover associated with traditional complementary input stages. This design results in superior performance for driving analog-to-digital converters (ADCs) without degradation of differential linearity. The GS8591 is available in SOT23-5 and SOP-8 packages. And the GS8592 is available in MSOP-8 and SOP-8 packages. The GS8594 Quad is available in Green SOP-14 and TSSOP-14 packages. The extended temperature range of -45o C to +125o C over all supply voltages offers additional design flexibility. Applications ?Transducer Application ?Handheld Test Equipment ?Temperature Measurements ?Battery-Powered Instrumentation ?Electronics Scales Pin Configuration Figure 1. Pin Assignment Diagram
最新安捷伦电子测量仪器使用及维护建议
安捷伦电子测量仪器使用及维护建议
安捷伦电子测量仪器使用及维护建议 版本. 03.08 Agilent Technologies Co. SSU 蔡宏编辑
-----------Be Professional , Be Expert------- 目录 静电的危害及防护 (3) 微波接头的使用及养护常识 (12) 电子测量仪器及其系统的环境要求 (16) 仪器硬件故障的最终确认 (21) 附录一：部分种类仪器的用户检验步骤及注意事项 (23) 附录二：Agilent仪器常见故障现象及可能原因分析 (27) 附录三：参考资料 (29)
静电的危害及防护 引言. 我们在确定自己的研究课题或找到解决方案时,下一步往往就是准备好完成课题或解决方案所需的软硬件手段.而测量仪器是人们必备的硬件设施.在得到仪器后,如何高效地使用仪器,或如何避免仪器的人为损坏,能够更长时间地为我们服务,就自然而然地成为我们必须关心的环节了. 静电的危害 那么哪些因素可以影响或威胁到仪器的正常使用呢?了解电子测量仪器或微电子的工程师所想到的第一个词,我想必定是”静电放电”(ESD).的确,静电是我们再熟悉不过的一种现象了,除了偶而轻微电击或讨厌的静电吸附外,对我们大多数人来讲,静电似乎并不是什么了不起的问题.过去,许多从事电子工业的人也并不认为静电放电是使电子元件乃至整个电子设备损坏的一个主要原因.许多人不相信静电放电的严重性,甚至怀疑是否真正存在.这也难怪,因为要判断或检查ESD(静电放电简称-Electrostatic Discharge)所引起的失效比较困难,有些元
AD系列高精度低功耗放大器
为了延长电池寿命，放大器必须提供非常低的待机功耗工作方式、低电压工作和满电源摆幅(R-R)输出能力。便携式应用设计工程师，尤其是医用设备市场中的设计工程师，都在承受着低成本和延长电池寿命同时不牺牲精度的持续压力。美国模拟器件公司(ADI)公司的最新放大器为业界提供高精度、低功耗、小尺寸和低价格的最完美的结合。 ADI日前发布一系列低成本放大器，它们在低电压和最低功耗条件下工作，但是不牺牲需要精密信号调理的便携式应用所要求的精度。ADI此次推出的产品包括： 自稳零放大器：AD8538在当今市场的自稳零放大器中具有业界最佳的精度功耗比，所以适合用于要求低失调电压以及低失调电压时间漂移和温度漂移的信号路径。 精密运算放大器：AD8613系列运算放大器提供业界低噪声、低功耗、低电压和低价格的最完美结合。 “降低成本并且延长电池寿命――而不牺牲精度――是便携式医用应用设计工程师所面临的最大难题。”ADI公司精密信号处理部产品线总监Steve Sockolov先生说。这些新的放大器扩展了我们的产品种类，并且满足了对提供适合便携式医用设备精度的低电压放大器不断增长的需求。最新自稳零放大器适合高端便携式医用设备设计，并且低噪声运算放大器系列产品为从双节电池到多节电池供电设备的模拟前端提供了一个低成本解决方案。 AD8538仅需要150μA的电源电流，所以其低温漂是同类器件的1/3――相当于需要1mA 以上电源电流的产品所能达到的温漂性能水平。AD8538的低功耗和高精度性能使其很适合于很多市场，例如医用设备、压力传感器和温度传感器以及汽车电子设备。 AD8538的失调漂移仅为0.01μV/°C，在低电源电流条件下提供业界最低的失调漂移。与延缓新产品面世时间并且需要比较复杂和费用高的硬件和软件――分立的系统级自动校准方法相比，AD8538为设计工程师节省了大量的成本和时间。这款器件卓越的精度――最大1 2μV的失调和仅为1μVp-p的低频噪声――能够完成高精度和稳定的系统设计，没有使用需要外部自动校准解决方案带来的成本、尺寸和复杂性问题。 AD8613，AD8617和AD8619分别是具有R-R输入和输出特性的单运算放大器、双运算放大器和四运算放大器。与同类器件相比，它们提供降低了50%的噪声和降低了30%的功耗并且提高了两倍的精度。AD861x系列完全保证电源电压降低到1.8V正常工作，使其适合电池供电设备，例如温度监测器和二氧化碳检测器，这里电源管理和可靠性是至关重要的。 AD8613系列器件仅需38μA的电源电流最大值和1.8V～5V的工作电压。这些器件在消费类医用设备和低成本工业应用中达到高精密度水平，具有仅为2mV最大值的低失调电压、1pA最大值的超低输入偏置电流，以及22nV/√Hz的低噪声。AD8613系列很适合要求在整个信号通路中放大并维持低噪声的便携式应用。其R-R输出特性使其适合在低功耗12位和16位应用中驱动模数转换器(ADC)和缓冲数模转换器(DAC)。
实验 集成运算放大器的基本应用
实验集成运算放大器的基本应用（Ⅱ）——有源滤波器 一、实验目的 1、熟悉用运放、电阻和电容组成有源低通滤波、高通滤波和带通、带阻滤波器。 2、学会测量有源滤波器的幅频特性。 二、实验原理 （a）低通（b）高通 (c) 带通（d）带阻 图9－1 四种滤波电路的幅频特性示意图 由RC元件与运算放大器组成的滤波器称为RC有源滤波器，其功能是让一定频率范围内的信号通过，抑制或急剧衰减此频率范围以外的信号。可用在信息处理、数据传输、抑制干扰等方面，但因受运算放大器频带限制，这类滤波器主要用于低频范围。根据对频率范围的选择不同，可分为低通(LPF)、高通(HPF)、带通(BPF)与带阻(BEF)等四种滤波器，它们的幅频特性如图9－1所示。 具有理想幅频特性的滤波器是很难实现的，只能用实际的幅频特性去逼近理想的。一般来说，滤波器的幅频特性越好，其相频特性越差，反之亦然。滤波器的阶数越高,幅频特性衰减的速率越快，但RC网络的节数越多，元件参数计算越繁琐，电路调试越困难。任何高阶滤波器均可以用较低的二阶RC有滤波器级联实现。 1、低通滤波器（LPF） 低通滤波器是用来通过低频信号衰减或抑制高频信号。 如图9－2（a）所示，为典型的二阶有源低通滤波器。它由两级RC滤波环节与同相比例运算电路组成，其中第一级电容C接至输出端，引入适量的正反馈，以改善幅频特性。 图9－2（b）为二阶低通滤波器幅频特性曲线。
(a)电路图 (b)频率特性 图9－2 二阶低通滤波器 电路性能参数 1 f uP R R 1A + = 二阶低通滤波器的通带增益 RC 2π1 f O = 截止频率，它是二阶低通滤波器通带与阻带的界限频率。 uP A 31 Q -= 品质因数，它的大小影响低通滤波器在截止频率处幅频特性的形状。 2、高通滤波器（HPF ） 与低通滤波器相反，高通滤波器用来通过高频信号，衰减或抑制低频信号。 只要将图9－2低通滤波电路中起滤波作用的电阻、电容互换，即可变成二阶有源高通滤波器，如图9－3(a)所示。高通滤波器性能与低通滤波器相反，其频率响应和低通滤波器是“镜象”关系，仿照LPH 分析方法，不难求得HPF 的幅频特性。 (a) 电路图 (b) 幅频特性 图9－3 二阶高通滤波器 电路性能参数A uP 、f O 、Q 各量的函义同二阶低通滤波器。 图9－3（b ）为二阶高通滤波器的幅频特性曲线，可见，它与二阶低通滤波器的幅频特性曲线有“镜像”关系。 3、 带通滤波器（BPF ）