仪表放大器应用技术(高光天主编)思维导图
仪表放大器的正确使用方法
仪表放大器的正确使用方法发表于2008/7/12 21:40:05仪表放大器的正确使用方法****************************************************************这篇文章转载自/article-2765-儀表放大器的正確使用方法-Asia.html(12月1日 2005 年)作者：ChaCMRrles Kitchin及Lew Counts，Analog Devices****************************************************************仪表放大器（instrumentation amplifier）被广泛地应用在现实世界中的资料截取。
然而，设计工程师在使用它们时，却经常会出现不当使用的情形。
具体来说，尽管现代仪表放大器具有优异的共模抑制（common-mode rejection，CMR），但设计工程师必须限制总共模电压及信号电压，以避免放大器内部输入缓衝的饱和。
不幸的是，设计工程师经常忽略此一要求。
其他常见的应用问题则是由以下因素所引起的，包括以高阻抗源驱动仪表放大器的基准端；在增益很高的情况下来操作低供应电压的仪表放大器电路；仪表放大器输入端与交流耦合，但却没有提供直流对地的返回路径；以及使用不匹配的 RC 输入耦合元件。
仪表放大器快速入门仪表放大器是具有差分输入和单端输出的闭环增益电路区块。
仪表放大器一般还有一个基准输入端，以便让使用者可以对输出电压进行上或下的位准移位（level-shift）。
使用者还可以一个或多个的内部或外部电阻来设定增益。
图 1 是一个桥式前置放大器（bridge-preamplifier）电路，这是一种典型的仪表放大器应用电路。
当检测到讯号时，该桥式电阻（bridge-resistor）值即改变，使得桥的平衡被破坏，而引起它的差分电压改变。
此一信号输出即是差分电压，它可以直接连接到仪表放大器的输入端。
谱仪放大器a（精品）
²1²图7.1.1 放大器在测量系统中的位置 7 谱仪放大器7.1 概 述7.1.1 放大器在核测量系统中的作用前面阐明了前置放大器的功能是解决和探测器的配合以及对探测器信号进行初步放大和处理。
但是前置放大器输出的脉冲幅度和波形并不适合后面分析测量设备（单道分析器、多道分析器等）的要求。
所以对信号还需要进一步放大和成形，在放大和成形的过程中必须严格保持探测器输出的有用信息(如射线的能量信息和时间信息)，尽可能减少它们的失真。
这样一个放大和成形任就由放大器来完成。
本章重点讨论用于核辐射能谱仪中的放大器，通常也称为谱仪放大器，或相对于前置放大器，称之为主放大器。
图7.1.1给出了放大器在测量系统中具体位置。
通常在能谱测量中所用的放大器，主要看其在能谱测量中对能量分辨率的影响大小，尽可能降低它的影响，以至可以忽略不计。
现在谱仪放大器的性能也日益完善，发展了滤波成形技术、基线恢复、堆积拒绝技术，建立了适用于高计数率高能量分辨率的谱仪放大器，较好地满足了核辐射能谱测量的需要。
放大器的输出信号要适应分析测量设备的要求，必须解决两个问题。
一个是把小信号放大到需要的幅度。
另一个是改造信号形状，通常称为滤波成形， 目的是放大有用的信号，降低噪声，提高信号噪声比，适合于后续电路的测量。
当然在这个过程中尽可能不损失有用的信息。
为了说明放大器的任务，这里举一个简单的例子。
图7.1.2（a ）所示的波形为前置放大器的输出信号，其尾部衰减时间常数通常在几十微秒以上，而上升时间通常为几十纳秒左右。
这样的堆积信号是很难进行放大的，因为信号很容易使放大器阻塞而失去放大功能，而且后面分析测量设备也无法进行正常的分析及处理。
如果让信号通过一个由电阻R ，电容C 组成的微分电路，其RC 时间常数远小于信号的衰减时间常数，就可以使堆积的信号分开，并从基线开始增长，如图7.1.2（b ）所示的波形。
这就是简单的滤波成形电路。
现代电子技术_第四章_仪表放大器和隔离放大器
现代电子技术第四章 仪表放大器和隔离放大器第一节 仪表放大器 一、仪表放大器定义：仪表放大器是一种闭环、差动输入的增益单元，用来精确地放大输入信号电压。
我们可以认为仪表放大器就是应用在需要精确测量输入信号的场合，将待测信号精确放大后传递给信号处理的下一级。
二、仪表放大器的主要特点 1.理想的仪表放大器可以精确放大两输入信号的差值，因此两输入端之间及每个输入端对地之间均有极高的阻抗；2.放大器的输出对地呈单端状态（单端输出），且精确等于放大器增益乘两输入电压之差；3.理想的仪表放大器具有无限大的输入阻抗和零输出阻抗，增益A 已知且可以设定，没有非线性问题，带宽可以认为无限宽，完全的共模抑制，无直流漂移。
三、仪表放大器的应用领域各类传感器的的前置放大器、多路缓冲器、电流传感器、伺服误差放大器以及过程控制和数据获取系统中的信号调节器。
四、仪表放大器的工作原理典型的仪表放大器如图2-1所示，它由三个运算放大器组成，A 1和A 2是输入级，A 3是差动级。
II O图2-1 典型的仪表放大器结构增益的计算：A 1部分：由虚短虚断概念可得：GI I G I I O R V V R R V V 2121-=+-（2-1） GI I G I I G I O R R V R V V R R V ++-=+2211（2-2）两边同乘以G I R R +则()()GI G I I G I O R V R V V R R V 2211⋅+-+=（2-3） 整理得()()211211I I GI I I G I I G G I O V V R R V V R R V R R R V -+=-+=（2-4） A 2部分： 由对称性可得()()122122I I GII I I G II I G G II O V V R R V V R R V R R R V -+=-+=（2-5） 而输出()()()()()⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-+-=---+-=-G I G II I I I I I I G I I I G II I I O O R R R R V V V V V V R R V V R R V V V V 121221121212（2-6） ()⎥⎦⎤⎢⎣⎡++-=-G II I I I O O R R R V V V V 11212（2-7） 对输出级有在A 2部分：2323O p V R R R V +=（2-8） 在A 1部分：321R V V R V V O p pO -=-（2-9）()p O O V R R V R V R 32213+=+（2-10）（2-8）代入（2-10）：()1232O O O V V R V R -=（2-11）()()122312231I I G III O O O V V R R R R R V V R R V -⎥⎦⎤⎢⎣⎡++=-=（2-12） 设32R R = 可得增益GII II I O R R R V V V ++=-112（2-13）可见，仪表放大器的闭环增益可以由R I ，R II和R G来决定。
放大器基础知识解析PPT课件
输入经驱动放大的触发脉冲，当T4的栅极为低电位时，栅－源极电压差
为零，场效应管T4关断，能量存储电容器C4通过旁路电阻R6和二极管
D2快速充电，充电时间由时间常数决定。时间常数还决定了两次脉冲之
间的最小间隔。当T4栅极为高电位时，T4导通， C4中存储的能量通过
T4和D1向超声探头放电，激发脉冲超声波。电阻R7则调节激发能量,改
变超声波的幅值。400V的高压电源可采用美国SpellMan公司的印刷电
路板安装高压发生器MHV[69]。MHV的电压输出可在0－500V之间进
行调整，且体积较小便于电路板安装。
5
串联输入限幅电路
并联输入限幅电路 返6 回
可控增益放大电路实例
可变增益在从0至80dB范围内可获得0.05%的分辨率
放大器基础知识
本章重点介绍
1
1引言
现代科学及高新技术研究中，对数据的采集 和处理的测量精度、数据容量、采集速度、信 息传递和处理速度等的要求越来越高，相应电 子系统的设计要满足上述的新要求。学习如何 采用现代的电子技术的成就及应用，学会和掌 握高速、高分辨率、高性能电路和模块的工作 原理、构成方法及应用设计，是本课程学习的 主要目的。
放大电路从信号源吸取
信号大小的参数，对输
入为电压信号的放大电
路，Ri愈大，则放大电 路输入端的Vi值愈大。
反之，输入为电流的放
大电路，Ri愈小，注入 放大电路的输入电流Ii
愈大。 22
2.2 运算放大器性能指标
• 输入/输出电阻（阻抗） 2. 输出电阻
Ro
vt it
vs 0,RL
输出电阻是表明放大电路带载能力参数，对输出为电
D. 互导放大模型（自学）
AD623资料
摘要：本文在介绍了低噪声可变增益仪表放大器ad623的特点和工作原理的基础上，进一步介绍了以ad623为核心的放大电路的数采系统。
该数采系统提高了数据采集系统的处理能力，降低了系统的功耗，同时改善了系统采集信号的信噪比。
关键词：ad623，增益，低噪声，数采系统1引言1.1 ad623简介ad623 是一个集成单电源仪表放大器，它能在单电源( + 3v～ + 12v) 下提供满电源幅度的输出,ad623 允许使用单个增益设置电阻进行增益编程,以得到良好的用户灵活性。
在无外接电阻的条件下,ad623 被设置为单位增益;外接电阻后,ad623 可编程设置增益,其增益最高可达1000 倍。
ad623 通过提供极好的随增益增大而增大的交流共模抑制比(ac cmrr) 而保持最小的误差,线路噪声及谐波将由于共模抑制比在高达200hz 时仍保持恒定而受到抑制。
虽然ad623 在单电源方式进行优化设计,但当它工作于双电源( ±2. 5～±6v) 时,仍能提供优良的性能。
低功耗(3v 时1. 5mw) 、宽电源电压范围、满电源幅度输出。
其引脚排列如图1所示。
图1 ad623引脚排列1.2 ad623 工作原理图2 为ad623 的原理图。
输入信号加到作为电压缓冲器的pnp 晶体管上,并且提供一个共模信号到输入放大器,每个放大器接入一个精确的50kω的反馈电阻,以保证增益可编程。
差分输出为:然后差分电压通过输出放大器转变为单端电压。
6 脚的输出电压以5 脚的电位为基准进行测量。
基准端(5脚) 的阻抗是100kω ,在需要电压/ 电流转换的应用中仅仅需要在5 脚与6 脚之间连接一只小电阻。
+vs 和- vs 接双极性电源(vs = ±2. 5v～±6v)或单电源( + vs = 3. 0v～12v , - vs = 0) 。
靠近电源引脚处加电容去耦。
去耦电容最好选用0. 1μf 的瓷片电容和10μf 的钽电解电容。
电子技术课程设计：仪用放大电路的设计20120611Microsoft Word 文档
湖南文理学院课程设计报告课程名称：电子技术设计与工艺实习院部：电气与信息工程学院专业班级：自动化10102班学生姓名：指导教师：完成时间： 2012.06.11报告成绩：摘要放大器是电子系统的重要组成部分，了解和掌握放大器对于学习和应用电子系统有很大的帮助。
信号检测中的放大电路有很多种类型，实际系统中常采用的有测量放大器和隔离放大器。
测量放大器主要是实现对微信号的测量，主要通过运用集成运放组成测量放大电路实现对微弱电压信号的放大。
本次课程设计一仪用放大器及其所用的稳压电源。
用集成运放OP07设计的仪用放大电路的放大倍数要在一定范围内可调，具有高共模抑制比，通频带在0～10Hz之间，能克服温漂、零漂的影响，并且能够实现由单相220V交流电压供给电路+12V电源和-12V电源。
借助Multisim2001和Proteus仿真软件对电路的最大输出电压、放大倍数、共模抑制能力以及通频带进行分析。
通过仿真分析验证了设计的正确性，达到了设计的预期目的。
关键词：仪用放大器；集成运放OP07；通频带；高共模抑制能力；稳压电源AbstractThe amplifier is an electronic system important constituent, understand and master the amplifier to the study and application of electronic system has a great help.Signal detection in the amplifying circuit has many types, the actual system often used in measuring amplifier and isolation amplifier.Measuring amplifier is mainly realized on micro signal measurement, mainly through the use of integrated operational amplifier composition measurement amplification circuit for weak voltage signal amplification.This course is designed to an instrument amplifier and the voltage stabilizing power supply.Integrated operational amplifier OP07 design instrument amplification circuit to the magnification can be adjusted in a certain range, has high common-mode rejection ratio, pass band between 0 ～10Hz, can overcome the temperature drift, zero drift effects, and can achieve by 220V single-phase AC voltage supply circuit +12V and the -12V power supply.With the help of Multisim2001 and Proteus simulation software to the maximum output voltage of the circuit, amplification, common-mode rejection ability as well as the pass band analysis.Through analysis of simulation verifies the correctness of the design, to achieve the desired objective of the design.Key words:instrumentation amplifier; integrated operational amplifier OP07; band; high common-mode rejection; regulated power supply目录摘要 (I)Abstract (II)目录 (1)第一章直流稳压源的设计 (1)1.1电路设计原理 (1)1.2降压部分 (1)1.3整流部分 (1)1.4滤波部分 (2)1.5 稳压部分 (3)第二章仪用放大器的设计 (4)2.1设计原理 (4)2.2设计方案及实现 (5)2.2.1方案论证与比较 (5)2.2.2方案的比较 (8)2.2.3器件选择 (8)2.3仪用放大器放大的原理 (9)第三章仪表放大电路主要性能指标分析 (11)3.1仪表放大器电路参数计算 (11)3.1.1差模放大倍数 (11)3.2仪用放大电路主要性能指标 (11)3..2.1最大输出电压 (11)3.3.2共模抑制能力分析 (12)3.3.3通频带分析 (12)总结 (25)参考文献 (26)致谢 (27)附录1 仪用放大电路元件明细表 (28)附录2 放大电路的电路图 (29)第一章直流稳压源的设计电源是电子设备的能源电路，关系到整个电路的稳定性和可靠性。
第3章放大器.ppt
信噪比劣值系数
F oF
三、滤波成形电路的信息畸变 1.放大器输出信号描述(波形图：图3.3.5 图3.3.6)
信号最大值VM、正负定义零、 延迟时间td、达峰时间tM /tMd、 脉冲宽度twd(峰持续时间tw)
分辨时间tR
2.弹道亏损: tw〖Id(t) 〗 ≠0→VCM＜VCM0
DB
VCMO VCM VCMO
S 1
H(S)
i S1
1 . (1 S)m
o
(t)
Q Cim!
(t
)m
t
e
u(t)
o
(t)
Q Cim!
(t
)m
t
e
u(t)
4.(CR)2-(RC)m滤波成形电路
1.输出为双极性 2.当(m+1) τ-t =0时，信号过零点。 3.m级数越多，波形对称性越好。
(CR)2-(RC)m双极性滤波成形与(CR) -(RC)m单极性成形 相比信噪比变差；但基线偏移和涨落小，在高计数率 下仍能得到较好的能量分辨率；成形脉冲顶部较尖， 弹道亏损较大，对后接幅度分析器的测量精度不利。
三. 集成运放构成的放大节电路
（1）上升速率：
输入端作用很大的阶跃信 号，由于受内部限制而得 到输出电压的变化速率， 单位：电压/时间。
（2）相位补偿
在反馈网络低频时，具有180°
的固定相移；而到反馈网络的中 频段和高频段时，随着频率的变 化会产生一个附加的相移，当相
移达到180°，回路增益A≥1时
堆积拒绝电路的效果（图3.5.9）
一. 堆积拒绝方法 堆积(时间间隔T ):前沿堆积_图3.5.1(a)
后沿堆积_图3.5.1(b)
二. 单元电路功能介绍
仪表放大器与运算放大器的区别
仪表放大器与运算放大器的区别是什么？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≥109 Ω。
其输入偏置电流也应很低，典型值为 1 nA至50 nA。
与运算放大器一样，其输出阻抗很低，在低频段通常仅有几毫欧（mΩ）。
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。
与放大器不同的是，仪表放大器使用一个内部反馈电阻网络，它与其信号输入端隔离。
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。
专用的仪表放大器价格通常比较贵，于是我们就想能否用普通的运放组成仪表放大器？答案是肯定的。
使用三个普通运放就可以组成一个仪用放大器。
电路如下图所示：输出电压表达式如图中所示。
看到这里大家可能会问上述表达式是如何导出的？为何上述电路可以实现仪表放大器？下面我们就将探讨这些问题。
在此之前，我们先来看如下我们很熟悉的差分电路：如果R1 ＝R3，R2 ＝R4，则VOUT = (VIN2—VIN1)(R2/R1)这一电路提供了仪表放大器功能，即放大差分信号的同时抑制共模信号，但它也有些缺陷。
首先，同相输入端和反相输入端阻抗相当低而且不相等。
在这一例子中VIN1反相输入阻抗等于100 kΩ，而VIN2同相输入阻抗等于反相输入阻抗的两倍，即200 kΩ。
因此，当电压施加到一个输入端而另一端接地时，差分电流将会根据输入端接收的施加电压而流入。
（这种源阻抗的不平衡会降低电路的CMRR。
）另外，这一电路要求电阻对R1 /R2和R3 /R4的比值匹配得非常精密，否则，每个输入端的增益会有差异，直接影响共模抑制。
例如，当增益等于 1 时，所有电阻值必须相等，在这些电阻器中只要有一只电阻值有0.1% 失配，其CMR便下降到66 dB（2000:1）。