三、仪用放大器
运算放大器基本电路大全
运算放大器基本电路大全我们经常看到很多非常经典的运算放大器应用图集，但是这些应用都建立在双电源的基础上，很多时候，电路的设计者必须用单电源供电，但是他们不知道该如何将双电源的电路转换成单电源电路。
在设计单电源电路时需要比双电源电路更加小心，设计者必须要完全理解这篇文章中所述的内容。
1．1 电源供电和单电源供电所有的运算放大器都有两个电源引脚，一般在资料中，它们的标识是VCC＋和VCC－，但是有些时候它们的标识是VCC＋和GND。
这是因为有些数据手册的作者企图将这种标识的差异作为单电源运放和双电源运放的区别。
但是，这并不是说他们就一定要那样使用――他们可能可以工作在其他的电压下。
在运放不是按默认电压供电的时候，需要参考运放的数据手册，特别是绝对最大供电电压和电压摆动说明。
绝大多数的模拟电路设计者都知道怎么在双电源电压的条件下使用运算放大器，比如图一左边的那个电路，一个双电源是由一个正电源和一个相等电压的负电源组成。
一般是正负15V，正负12V和正负5V也是经常使用的。
输入电压和输出电压都是参考地给出的，还包括正负电压的摆动幅度极限Vom以及最大输出摆幅。
单电源供电的电路(图一中右)运放的电源脚连接到正电源和地。
正电源引脚接到VCC＋，地或者VCC－引脚连接到GND。
将正电压分成一半后的电压作为虚地接到运放的输入引脚上，这时运放的输出电压也是该虚地电压，运放的输出电压以虚地为中心，摆幅在Vom 之内。
有一些新的运放有两个不同的最高输出电压和最低输出电压。
这种运放的数据手册中会特别分别指明Voh 和Vol 。
需要特别注意的是有不少的设计者会很随意的用虚地来参考输入电压和输出电压，但在大部分应用中，输入和输出是参考电源地的，所以设计者必须在输入和输出的地方加入隔直电容，用来隔离虚地和地之间的直流电压。
(参见1.3节)通常单电源供电的电压一般是5V，这时运放的输出电压摆幅会更低。
另外现在运放的供电电压也可以是3V 也或者会更低。
经典的运算放大器基本电路大全
运算放大器基本电路大全我们经常看到很多非常经典的运算放大器应用图集，但是这些应用都建立在双电源的基础上，很多时候，电路的设计者必须用单电源供电，但是他们不知道该如何将双电源的电路转换成单电源电路。
在设计单电源电路时需要比双电源电路更加小心，设计者必须要完全理解这篇文章中所述的内容。
1．1 电源供电和单电源供电所有的运算放大器都有两个电源引脚，一般在资料中，它们的标识是VCC＋和VCC－，但是有些时候它们的标识是VCC＋和GND。
这是因为有些数据手册的作者企图将这种标识的差异作为单电源运放和双电源运放的区别。
但是，这并不是说他们就一定要那样使用――他们可能可以工作在其他的电压下。
在运放不是按默认电压供电的时候，需要参考运放的数据手册，特别是绝对最大供电电压和电压摆动说明。
绝大多数的模拟电路设计者都知道怎么在双电源电压的条件下使用运算放大器，比如图一左边的那个电路，一个双电源是由一个正电源和一个相等电压的负电源组成。
一般是正负15V，正负12V和正负5V也是经常使用的。
输入电压和输出电压都是参考地给出的，还包括正负电压的摆动幅度极限Vom以及最大输出摆幅。
单电源供电的电路(图一中右)运放的电源脚连接到正电源和地。
正电源引脚接到VCC＋，地或者VCC－引脚连接到GND。
将正电压分成一半后的电压作为虚地接到运放的输入引脚上，这时运放的输出电压也是该虚地电压，运放的输出电压以虚地为中心，摆幅在Vom 之内。
有一些新的运放有两个不同的最高输出电压和最低输出电压。
这种运放的数据手册中会特别分别指明Voh 和Vol 。
需要特别注意的是有不少的设计者会很随意的用虚地来参考输入电压和输出电压，但在大部分应用中，输入和输出是参考电源地的，所以设计者必须在输入和输出的地方加入隔直电容，用来隔离虚地和地之间的直流电压。
(参见1.3节)图一通常单电源供电的电压一般是5V，这时运放的输出电压摆幅会更低。
另外现在运放的供电电压也可以是3V 也或者会更低。
三运放仪表放大器
三运放仪表放大器摘要本系统采用三个OP07双电源单集成运放芯片构成仪表放大器，此放大器能调节将输入差模信号放大100至200倍，同时具有高输入电阻和高共模抑制比，对不同幅值信号具有稳定的放大倍数；电源部分由变压器、整流桥、7812、7912、7805等线性电源芯片组成，可输出+5V、+12V、-12V三路电压。
一、方案论证与比较1.放大器电源的制作方法方案一：本三运放仪表放大器系统采用集成运放OP07，由于OP07是双电源放大器，典型电源电压为，可方便采用市售开关电源或者开关电源芯片制作电源作为OP07的电源输入，开关电源具有的效率高，体积小，散热小，可靠性高等特点，但是因为其内部构造特性，使输出电压带有一定的噪声干扰，不能输出纯净稳定的电压。
方案二：采用线性电源稳压芯片78系列和79系列制作线性电源，使用多输出抽头变压器接入整流桥再接入稳压芯片，输出纯净的线性电源。
2.电源方案论证本系统是一个测量放大系统，其信号要求纯净无噪声干扰，在系统中加入滤波器消除干扰的同时，我们应该考虑系统本身的干扰源并尽量降低干扰。
考虑到开关电源的输出电压不是十分纯净的，带有许多噪声干扰，而线性电源可以稳定输出电压值，虽然线性电源体积较大，效率较低，但是作为测量系统中，我们采用方案二来提高测量的精准度。
3.放大器制作方法方案一：题目要求使输入信号放大100至200倍，可使用单运放构成比例运算放大电路，按负反馈电阻比例运算进行放大，输出电压，此放大电路可以达到预定的放大倍数，但是其对共模信号抑制较差，容易出现波形失真等问题。
方案二：采用三运放构成仪表放大器，这是一种对弱信号放大的一种常用放大器，输出电压。
4.放大器方案论证在测量系统中，通常被测物理量均通过传感器转换为电信号，然后进行放大，因此，传感器的输出是放大器的信号源。
然而，多数传感器的等效电阻均不是常量，他们随所测物理量的变化而变。
这样，对于放大器而言信号源内阻是变量，放大器的放大能力将随信号的大小而变。
实验三集成运算放大器的基本应用
实验三 集成运算放大器的基本应用—— 模拟运算电路一、实验目的1. 研究由集成运算放大器组成的比例、加法、减法和积分等基本运算电路的功能。
2. 了解运算放大器在实际应用时应考虑的一些问题。
二、实验仪器1．双踪示波器2．万用表3．交流毫伏表三、实验原理在线性应用方面，可组成比例、加法、减法、积分、微分、对数、指数等模拟运算电路。
1）反相比例运算电路电路如图11-1所示。
对于理想运放，该电路的输出电压与输入电压之间的关系为 i F O U R R U 1-= （11-1）图11-1 反相比例运算电路为减小输入级偏置电流引起的运算误差，在同相输入端应接入平衡电阻R 2=R 1∥R F 。
2）反相加法电路图11-2 反相加法运算电路电路如图11-2所示，输出电压与输入电压之间的关系为)(2211i F i F O U R R U R R U +-= R 3=R 1∥R 2∥R F （11-2） 3）同相比例运算电路图11-3（a ）是同相比例运算电路，它的输出电压与输入电压之间的关系为i F O U R R U )1(1+= R 2=R 1∥R F （11-3） 当R1→∞时，U O =U i ，即得到如图11-3（b ）所示的电压跟随器。
图中R 2=R F ，用以减小漂移和起保护作用。
一般R F 取10K Ω，R F 太小起不到保护作用，太大则影响跟随性。
图11-3 同相比例运算电路4）差动放大电路(减法器)对于图11-4所示的减法运算电路，当R1=R2，R3=RF 时，有如下关系式：)(1120i i U U R RF U -= （11-4）图11-4 减法运算电路 5）积分运算电路反相积分电路如图11-5所示。
在理想化条件下，输出电压U 0等于⎰+-=t C i U dt U RCt U 00)0(1)( （11-5）式中U C (0)是t=0时刻电容C 两端的电压值，即初始值。
图11-5 积分运算电路如果Ui(t)是幅值为E 的阶跃电压，并设UC(0)=0，则⎰-=-=t t RCE Edt RC t U 001)( （11-6） 此时显然RC 的数值越大，达到给定的U0值所需的时间就越长，改变R 或C 的值积分波形也不同。
运算放大器的应用实验报告
运算放大器的应用实验报告仪用运算放大器及其应用实验报告实验报告课程名称：电路与模拟电子技术实验指导老师：张冶沁成绩：__________________ 实验名称：仪用运算放大器及其应用实验类型：电路实验同组学生姓名：__________ 一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得一、实验目的和要求1．了解仪表放大器与运算放大器的性能区别；2．掌握仪表放大器的电路结构及设计方法；3．掌握仪表放大器的测试方法； 4．学习仪表放大器在电子设计中的应用。
二、实验内容和原理1．用通用运算放大器设计一个仪表放大器（用LM358芯片）2．用INA128 精密低功耗仪器放大器设计一个仪表放大器仪表放大器是一种高增益放大器，其具有差分输入、单端输出、高输入阻抗及高共模抑制比等特点。
仪表放大器采用运算放大器构成，但在性能上与运算放大器有很大的差异。
标准运算放大器的闭环增益由反馈网络决定；而仪表放大器使用了一个与其信号输入端隔离的内部反馈电阻网络，因此具有很高的共模抑制比KCMR，在有共模信号的情况下也能放大很微弱的差分信号。
当前在数据采集、医疗仪器、信号处理等电子系统设计中普遍采用仪表放大器对弱信号进行高精度处理。
常用的仪表放大器可采用由三个运算放大器构成，也可直接选用单片仪表放大器。
单片仪表放大器具有高精度、低噪声、设计简单等特点以成为优选器件。
三、主要仪器设备LM358芯片INA128 精密低功耗仪器放大器四、操作方法和实验步骤两种仪表放大器的性能测量：一、电压增益和最大不失真输出，并计算出共模抑制比输入正弦波，改变输入信号幅度或频率，用示波器监测输出波形，在不失真的情况下，测量输入电压为最大或最小时的电压增益，及最大不失真输出电压，并计算共模抑制比。
二、输出端噪声电压输入为0，用示波器测量峰峰值。
四种常用放大器及应用
四种常用放大器及应用常用的四种放大器是：运算放大器、功率放大器、音频放大器和射频放大器。
首先，运算放大器（Operational Amplifier，简称Op-Amp）是一种重要的电子放大器，它有很多应用。
它具有高增益、高输入阻抗和低输出阻抗的特点。
运算放大器最常见的应用是运算放大电路，用于实现各种算法和信号处理。
运算放大器还可用于比较器、振荡器、多谐波振荡器等电路。
此外，运算放大器还常用于仪器仪表、模拟计算机、数据采集系统和传感器等领域。
其次，功率放大器（Power Amplifier）是用来放大输入信号的功率的放大器，用于驱动负载。
功率放大器通常分为A类、B类、AB类、C类和D类等。
功率放大器广泛应用于音频系统、无线电通信系统、雷达系统和太阳能系统等领域。
其中，音频功率放大器用于扬声器系统，提供足够的功率以产生高音质音乐；无线电通信系统和雷达系统中的功率放大器通常需要驱动天线以产生更大的发射功率；太阳能系统中的功率放大器用于将太阳能电池板的输出电压提高到适合之后的电路或网络使用的电压。
第三种常用放大器是音频放大器，用于增强音频信号的幅度。
音频放大器一般分为低功率放大器和高功率放大器两类。
低功率放大器通常用于便携式音频设备，如手机、MP3播放器等。
高功率放大器则广泛应用于音响系统和放大器组件，以获得更高的音响质量和音响功率。
音频放大器还有各种不同类型，例如A类、B类、AB类和D类音频放大器，它们在功率效率、失真和音质上存在差异。
最后，射频放大器（Radio Frequency Amplifier）是用于放大射频信号的放大器。
射频放大器广泛应用于通信系统、雷达系统、遥控系统、卫星通信系统等领域。
射频放大器通常要求具有高增益、低噪声和高线性度。
根据应用需求，射频放大器也可分为小功率放大器和高功率放大器两类。
小功率射频放大器通常用于低功率无线电设备和无线电接收机，而高功率射频放大器则用于要求更大发射功率的无线电设备。
仪表放大器优势_仪表放大器典型应用及实例
仪表放大器优势_仪表放大器典型应用及实例随着电子技术的飞速发展，运算放大电路也得到广泛的应用。
仪表放大器是一种精密差分电压放大器，它源于运算放大器，且优于运算放大器。
仪表放大器把关键元件集成在放大器内部，其独特的结构使它具有高共模抑制比、高输入阻抗、低噪声、低线性误差、低失调漂移增益设置灵活和使用方便等特点，使其在数据采集、传感器信号放大、高速信号调节、医疗仪器和高档音响设备等方面倍受青睐。
本文首先介绍了仪表放大器的原理及特点，其次介绍了仪表放大器的优势，最后介绍了仪表放大器典型应用及实例。
仪表放大器的原理仪表放大器电路的典型结构如图1所示。
它主要由两级差分放大器电路构成。
其中，运放A1，A2为同相差分输入方式，同相输入可以大幅度提高电路的输入阻抗，减小电路对微弱输入信号的衰减;差分输入可以使电路只对差模信号放大，而对共模输入信号只起跟随作用，使得共模抑制比得到提高。
这样在以运放A3为核心部件组成的差分放大电路中，在共模抑制比要求不变情况下，可明显降低对电阻R3和R4，Rf和R5的精度匹配要求，从而使仪表放大器电路比简单的差分放大电路具有更好的共模抑制能力。
在R1=R2，R3=R4，Rf=R5的条件下，图1电路的增益为：Au=（1+2R1/Rg）（Rf/R3）。
由公式可见，电路增益的调节可以通过改变Rg阻值实现，仪表放大器典型结构见图1。
仪表放大器的特点仪表放大器是一种高增益、直流耦合放大器，它具有差分输入、单端输出、高输入阻抗和高共模抑制比、低噪声、低线性误差、低失调电压和失调电压漂移、低输入偏置电流和失调电流误差等特点。
仪表放大器的优势1、高共模抑制比仪表放大器具有能够消除任何共模信号（两输入端电位相同）而放大差模信号（两输入端电位不同）的特性。
为了使仪表放大器能正常工作，要求它既能放大微伏级差模信号，同时又能抑制几伏的共模信号，实现这种功能的仪表放大器必须具有很高的共模抑制能力。
共模抑制比的典型值为70- 100dB.通常，在高增益时，CMRR 的性能会得到改善，即。
仪表放大器 原理
仪表放大器原理
仪表放大器是一种电路设备，用于将输入信号放大并输出至仪表显示。
其基本原理是通过放大器电路对输入信号进行放大，以便能够更好地显示在仪表上。
仪表放大器的核心部件是放大器，根据不同的应用需求，可以选择使用不同类型的放大器，如运放放大器、电子管放大器等。
放大器接收输入信号，经过放大后输出到仪表上。
在仪表放大器中，通常还会加入一些辅助电路来实现对输入信号的处理和调节。
比如，可以加入滤波电路来滤除输入信号中的噪音和干扰，提高信号的纯净度；还可以加入增益调节电路，以便根据需求调节放大倍数。
此外，在仪表放大器中，还需要考虑输入和输出的匹配问题，以确保输入信号的准确度和稳定性。
通常会根据输入信号的幅度范围和仪表的灵敏度要求，选择合适的放大倍数和增益值。
最终，经过放大和处理后的信号将输出至仪表上，实现对输入信号的具体量化和显示。
仪表放大器的设计和调试是一个复杂的过程，需要考虑到多个因素如电路的稳定性、信号的准确度和仪表的精度等。
总结来说，仪表放大器通过放大器电路对输入信号进行放大，再经过处理和调节，将信号输出至仪表显示。
其原理主要涉及信号放大、滤波和增益调节等。
通过合理的设计和调试，能够实现对输入信号的准确量化和显示。
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第三节仪器放大器(三运放)
在工业测量，医疗仪器以及各种传感器探测等应用中，信号是由传感器对各种物理量（如：温度、压力、流量、血流等）进行相应的变换而来的。
这些换能器产生的信号往往很微弱，而且其中其中包含有很高的共模电压信号及各种共模干扰。
被测对象有一定的（甚至很高）的内阻。
如：人体的心电信号为1mv左右，而共模电压可能达到10V左右，（共模/差模=10000倍），人体的阻抗几千欧到几百千欧。
基本作用：仪用放大器常用来精确放大载于高共模电压上的微弱差动信号。
主要特点：
①差动输入，具有很高的共模抑制比；
②有很高的电压增益；
③低噪声；
④高输入阻抗。
应用领域：
①信号放大。
如：扩散硅压力传感器，应变计、热电偶和电阻式
热探测器；
②医用仪器仪表：心电、脑电等人体生物信号的放大。
3.1基本仪用放大器的工作原理
⑴电路结构：
仪用放大器是在差动放大器基础上发展起来的一种比较完善的放大器。
它由三个运放（A1、A2、A3）和一些精密电阻（R1--R7）构成。
A1、A2为高输入阻抗的同相放大器。
A3为差动放大器。
注意：两个同相放大器不是通过R1直接接地而是相连。
这是很有必要的，下面加以说明。
⑵电路分析：
①A3为差动放大器，取匹配电阻R5=R4，R7=R6，采用电路理论
中的迭加原理及运放的虚短虚断的概念可以求出放大器的输
出为：
②仪用放大器的差模放大信号为：
可见，放大器只要求R5=R4，R7=R6两个电阻匹配。
若将A1、
A2接成两个独立的同相放大器，另外需要保证A1、A2的放大
器数相等，两个R1相等，否则会带来较大误差。
这在制造时
有很大的困难。
③通常选取R2--R6为同一电阻R，则：
差模放大倍数：
由上式可见，只要改变R1，即可改变增益，很方便。
④讨论：制造时，应尽量将A1，A2特性相等，R2和R3，R4
和R2，R1和R7要尽量配成对，才能减少电路的误差。
由于A1和A2为近似相同的同相放大器，由共模电压引起的输出也近似相等，位差动放大器A3相差后可以补偿掉A1和
A2共模放大倍数引起的误差。
这时放大器的共模误差主要取决
于A3的共模抑制比。
由于A1A2具有相同的温度漂移特性，通
过差动放大器A3的相减作用而达到补偿，改善了其温度特性。
⑤仪用放大器已被制造成一块集成的放大器。
其内部各电阻对运
放较好地保证匹配关系。
器件中温度特性也比较一致。
可以在
很宽的温度范围内保证放大器数的精度和稳定性。
3.2应用举例
(1)压力测量
(2)心电信号测量
3.3 仪用放大器输入端的屏蔽保护接线方式(减少干扰，改善CMR)
测量对象和仪器放大器之间通常有一段距离，为了减少外部对输入端引起的干扰和保证不因漏电引起输入阻抗降低，一般对输入引线采用屏蔽电缆加以保护。
电缆屏蔽层不能直接接地，而是采用电位自举电路，保持屏蔽电位跟踪输入信号电位。
这减少了电缆芯线与屏蔽间的电位差，降低了电缆对运放输入阻抗的分流作用，保证具有高的输入阻抗。
电缆的屏蔽作用同时有效地保护输入端，避免了来自外部电场的干扰。
电路连接方法示意如下：
3.4集成仪用放大器输入端的扩展应用
仪器放大器除了以电压输出外，也可以采用电流输出，即输出负载中的电流比于输入电压的差值，而与负载无关。
以下是电流输出型仪器放大器的种接法。
⑴负载电阻不是接在A3的输出端，而是接在同相端。
A3为V—I
变换电路。
⑵当集成仪用放大器不外设A3同相端的引出脚时，就不能采用上图的电路。
3.5几种实际的集成仪器放大器
制造模拟器件的著名公司：
(a).Burr-Brown公司已被TI收购。
(b).AD (Analog Device)公司
(c).MAXIM美信公司
(d).National Semiconductor国家半导体公司
仪用放大器的增益设定有两种方法：
⑴固定增益仪器放大器：外接电阻设定增益。
如：BB公司的INA101，AD521等。
⑵引脚可编程增益仪器放大器
增益电阻集成在芯片内。
通过改变引脚的连接可以得到：1，10，100和1000倍的放大。
如：模拟器件公司的AD524，AD621等。
(3)放大器接地问题
课后练习
1.查找阅读AD621：Low Drift, Low Power Instrumentation Amplifier。