自动调零放大电路的原理及应用
测控电路-2第二章2解读

RS1
ui1 C1
a 差动
ui2 C2
放大器 b
uo
RS2
其共模抑制比的幅值为: CMRR
1
| RS 2C1 RS 2C1 |
高共模抑制比放大电路
共模电压自举(输入保护技术)
∞
ui1 ui2
+ -
+ N1
R1
RP
∞
+
N2+
R2
R4
R0 uc R0
R3 R3
+
∞ N3+
R4
uo
高共模抑制比放大电路
反相放大器
同相放大器
差动放大器
第二章 信号放大电路
(五)高共模抑制比放大电路
什么是高共模抑制比放大电路? 用来抑制传感器输出共模电压(包括干扰电压) 的放大电路称为高共模抑制比放大电路。
应用于何种场合? 应用于要求共模抑制比大于100dB的场合,例如 人体心电测量。
高共模抑制比放大电路
1)双运放高共模抑制比放大电路
号与输入信号的比值 。 共模增益Kc :共模增益指共模信号输入时,其输出信
号与输入信号的比值 。
第二章 信号放大电路
序号 参数名称
1 差模增益
2 共模增益
3 输入阻抗
4 输出阻抗
5
带宽
理想
实际
∞
90~100dB以上
0
0dB以上
∞
100k欧~数兆欧
0
10欧~数百欧
0~∞ 0~10Hz(或0~10kHz)
高输入阻抗,易受干扰 共模误差大
R1
i- - ∞
+
uo
i1
+ N1
运放基本应用电路

运放基本应用电路运放基本应用电路运算放大器是具有两个输入端,一个输出端的高增益、高输入阻抗的电压放大器。
若在它的输出端和输入端之间加上反馈网络就可以组成具有各种功能的电路。
当反馈网络为线性电路时可实现乘、除等模拟运算等功能。
运算放大器可进行直流放大,也可进行交流放大。
R f使用运算放大器时,调零和相位补偿是必须注意的两个问题,此外应注意同相端和反相端到地的直流电阻等,以减少输入端直流偏流 U I 引起的误差。
U O 1.反相比例放大器 电路如图1所示。
当开环增益为 ∞(大于104以上)时,反相放大器的闭环增益为: 1R R U U A f I O uf -== (1) 图1 反相比例放大器 由上式可知,选用不同的电阻比值R f / R 1,A uf 可以大于1,也可以小于1。
若R 1 = R f , 则放大器的输出电压等于输入电压的负值,因此也称为反相器。
放大器的输入电阻为:R i ≈R 1直流平衡电阻为:R P = R f // R 1 。
其中,反馈电阻R f 不能取得太大,否则会 产生较大的噪声及漂移,其值一般取几十千欧 到几百千欧之间。
R 1的值应远大于信号源的 O 内阻。
2.同相比例放大器、同相跟随器 同相放大器具有输入电阻很高,输出电阻很低的特点,广泛用于前置放大器。
电路原理图如图2所示。
当开环增益为 ∞(大于104以上 图2 同相比例放大器 )时,同相放大器的闭环增益为:1111R R R R R U U A f f I O uf +=+== (2) 由上式可知,R 1为有限值,A uf 恒大于1。
同相放大器的输入电阻为:R i = r ic其中: r ic 是运放同相端对地的共模输入电阻,一般为108Ω;放大器同相端的直流平衡电阻为:R P = R f // R 1。
若R 1 ∞(开路),或R f = 0,则A u f 为1,于是同相放大器变为同相跟随器。
此时由于放大器几乎不从信号源吸取电流,因此 U可视作电压源,是比较理想的阻抗变换器。
基本放大器的工作原理

基本放大器的工作原理
放大器是一种电子设备,主要用于放大电信号的幅度。
它通常由输入端、输出端和一个或多个放大电路组成。
放大电路接收来自输入端的电信号,经过放大后,输出到输出端。
放大器的工作原理可以简单描述为:增大输入信号的幅度,而不改变其波形特征。
具体过程如下:
1. 输入信号进入放大电路的输入端。
这个信号可以是电压信号或电流信号。
2. 放大电路中的放大器将输入信号放大。
放大电路的结构和具体放大方式会根据放大器的种类(如运放放大器、功放放大器等)而有所不同。
3. 放大后的信号输出到放大器的输出端。
输出信号的幅度通常比输入信号大,可以根据需要进行调节。
在放大器中,放大器的放大倍数被称为增益。
增益可以通过调整放大器电路的参数来控制。
常见的参数包括电阻、电容和电感等。
不同的放大器具有不同的增益范围和频率响应特性。
除了放大信号的幅度,放大器还应具备一些其他特性。
例如,放大器应具有足够的带宽,以便能够放大宽频带的信号。
放大器还应具有低失真特性,以避免对输入信号波形的破坏。
总之,放大器的工作原理是通过对输入信号进行放大,达到增
加幅度而保持信号特性的目的。
这使得放大器在各种电子设备中广泛应用,如音频放大、通信、测量、控制和电力应用等领域。
自动调零放大电路的原理及应用

自动调零放大电路的原理及应用学生姓名:边文霞学号:20095044059学院:物理电子工程学院专业:电子科学与技术指导教师:马建忠职称:讲师摘要:由于传感器技术的广泛使用,而其输出的信号电压在零至数毫伏内发生变化,因此实现低漂移信号是至关重要的。
自动调零放大电路、轮换自动校零集成运算放大器、斩波稳零集成运算放大器可以减小集成运算放大器的失调和低频干扰引起的零点漂移.本文通过对自动调零放大电路原理及应用的介绍,使对自动调零放大电路有初步的了解.关键字:自动调零放大电路; 轮换自动校零放大器; 斩波稳零放大器The Principle And Application Of Automatic Zeroing Amplifier CircuitAbstract:Due to the widespreadly using of sensor technology and signal, the output voltage changes from zero millivolt to several millivolts , so achieving low drift signal is very important。
Automatic zero adjustment circuit, rotation automatic zero integrated operational amplifier,chopper—stabilized operational amplifier can reduce the zero drift caused by the integrated operational amplifier offset and low frequency interference. Based on the introduction of automatic zero circuit principle and application, making us have a preliminary understanding of the automatic zero adjustment circuit.Key words: automatic zeroing amplifier circuit; The principle; application1。
模拟电路动态电源电流信号测量方法综述

模拟电路动态电源电流信号测量方法综述余坚铿;张超杰;吴杰长【摘要】动态电源电流(IDDT)测试作为一种不需要破坏被测电路的测试方法,为集成电路的故障诊断提供了宝贵的信号资源.模拟电路IDDT信号测量方法研究是IDDT故障诊断从理论研究走向实际应用必不可少的环节,在分析IDDT测试特点的基础上,归纳总结了模拟电路IDDT信号测量方法的研究现状.分类阐述了基于自动调零放大电路的测量方法、基于仪表放大电路的测量方法、基于电流镜的测量方法、不引入采样电阻的测量方法,比较了各种测量方法的优缺点,指出了模拟电路IDDT信号测量的发展趋势.【期刊名称】《船电技术》【年(卷),期】2018(038)011【总页数】6页(P59-64)【关键词】动态电源电流;模拟电路;测量电路;研究进展【作者】余坚铿;张超杰;吴杰长【作者单位】海军工程大学动力工程学院武汉 430033;海军工程大学动力工程学院武汉 430033;海军工程大学动力工程学院武汉 430033【正文语种】中文【中图分类】TM930.12随着电路集成度的不断提高,可测的电压信号越来越少,有时甚至只有输出电压信号可以测量,给传统的基于电压信号的模拟电路故障诊断技术带来了巨大挑战。
动态电源电流()测试作为一种不需要破坏被测电路的测试方法,为集成电路的故障诊断提供了宝贵的信号资源。
动态电源电流()测试是通过观察被测电路(CUT)状态转换过程中供电回路的动态电流信息来进行故障诊断的技术。
最早在1993年由美国北卡罗来纳州立大学通过实验证实了可行性[1]。
与静态电源电流()测试相比,测试能够通过电流变化情况观察被测电路内部信号跳变情况,因而具有更大的信息量,是传统电路测试方法的有效补充,可以提高电路故障的覆盖率[2,3]。
IDDT测试的一个关键是准确高效地从供电回路中测取电流信号。
IDDT信号具有信号较弱、持续时间短、频谱范围广、频率特性与被测电路本身的固有频率特性存在很大差别的特点,因此测量难度较大。
几种常见的放大电路原理图解

几种常见的放大电路原理图解展开全文能够把微弱的信号放大的电路叫做放大电路或放大器。
例如助听器里的关键部件就是一个放大器。
放大器有交流放大器和直流放大器。
交流放大器又可按频率分为低频、中源和高频;接输出信号强弱分成电压放大、功率放大等。
此外还有用集成运算放大器和特殊晶体管作器件的放大器。
它是电子电路中最复杂多变的电路。
但初学者经常遇到的也只是少数几种较为典型的放大电路。
读放大电路图时也还是按照“逐级分解、抓住关键、细致分析、全面综合”的原则和步骤进行。
首先把整个放大电路按输入、输出逐级分开,然后逐级抓住关键进行分析弄通原理。
放大电路有它本身的特点:一是有静态和动态两种工作状态,所以有时往往要画出它的直流通路和交流通路才能进行分析;二是电路往往加有负反馈,这种反馈有时在本级内,有时是从后级反馈到前级,所以在分析这一级时还要能“瞻前顾后”。
在弄通每一级的原理之后就可以把整个电路串通起来进行全面综合。
下面我们介绍几种常见的放大电路:低频电压放大器低频电压放大器是指工作频率在 20 赫~ 20 千赫之间、输出要求有一定电压值而不要求很强的电流的放大器。
( 1 )共发射极放大电路图 1 ( a )是共发射极放大电路。
C1 是输入电容, C2 是输出电容,三极管 VT 就是起放大作用的器件, RB 是基极偏置电阻 ,RC 是集电极负载电阻。
1 、 3 端是输入, 2 、 3 端是输出。
3 端是公共点,通常是接地的,也称“地”端。
静态时的直流通路见图1 ( b ),动态时交流通路见图 1 ( c )。
电路的特点是电压放大倍数从十几到一百多,输出电压的相位和输入电压是相反的,性能不够稳定,可用于一般场合。
( 2 )分压式偏置共发射极放大电路图 2 比图 1 多用 3 个元件。
基极电压是由 RB1 和 RB2 分压取得的,所以称为分压偏置。
发射极中增加电阻 RE 和电容 CE , CE 称交流旁路电容,对交流是短路的; RE 则有直流负反馈作用。
自稳零的设计
目录第1章摘要 (4)第2章引言 (4)第3章自稳零设计电路的设计 (5)1 输入失调电压 (5)2 失调电压的调整 (5)3参数计算 (8)4 实验电路 (8)第4章自稳零电路的性能测试 (9)1电路的multisim仿真图 (9)2 结果分析 (11)第5章心得体会 (11)第6章参考文献 (12)第1章摘要集成运算放大器(简称集成运放或运放)在电子电路中应用非常广泛。
用集成运放构成的交流放大电路具有线路简单、免调试、故障率低等优点,如今许多电子产品中的交流放大电路普遍采用运放构成,全面分析集成运放构成的各种交流放大电路的组成和参数计算,有助于对该类电路的检修,以及合理设计和使用集成运放构成的交流放大电路。
运算放大器是一种直流耦合﹐差模(差动模式)输入、通常为单端输出的高增益电压放大器。
在实际电路中,通常结合反馈网络和不同的反馈方式,共同组成某些功能和特性不同的模块,这些模块是各种电子电路中最基本的环节。
可见运放在电子电路中的应用之广。
为了减少低频噪声,必须提高采样频率,但这会引入额外的电荷注入。
信号路径仅包括主放大器,因而可以获得相对较大的单位增益带宽。
第2章引言本文介绍了一种基于运算放大器的自稳零设计方案,简要的介绍了自稳零的工作原理与设计方案,并详细的介绍了自稳零的参数设计的制作过程,并用multisim软件的仿真与测试,记录和分析了该自稳零电路的工作特性和性能,给出了仿真数据。
论证了该自稳零电路的可行性。
该自稳零电路性能良好,线路简单,易于实现,具有很高的使用价值。
自稳零电路标准的说法是自动校零电路,它可以周期性地对输入失调电压Vio进行自动补偿的一种技术。
特别适合于CMOS工艺实现,制造成的CMOS集成运放,Vio可以从校零前的mV量级下降到uV量级。
实现的办法很多,主要由交替校零和斩波校零。
第3章自稳零电路的设计3.1 输入失调电压如果运放两个输入端上的电压均为0V,则输出端电压也应该等于0V。
ha741调零电路-万用表的设计与调试
万用表的设计与调试实验目的1、了解万用表的基本工作原理及其相关组成部分;2、掌握用运算放大器组成万用表的设计方法;3、掌握万用表的主要技术指标和调试方法。
知识点和涉及内容本课程设计的知识点主要是用运算放大器构成各种简单仪表的原理,主要内容则是直流电压、直流电流、交流电压、交流电流及电阻的测量测试方法。
技术指标万用表的测量精确度:2.5级电源电压:±12V1.直流电压表量程:6V2.直流电流表量程:5mA3.交流电压表量程:6V,50Hz~1KHz4.交流电流表量程:5mA5.欧姆表量程分别为1KΩ,10KΩ,100KΩ万用表工作原理及参考电路1.运算放大器调零电路原理由于集成运放的输入失调电压和输入失调电流的影响,当运算放大器组成的线性电路输入信号为零时,输出往往不等于零。
为了提高电路的运算精度,要求对失调电压和失调电流造成的误差进行补偿,这就是运算放大器的调零。
“调零”技术是使用运放时必须掌握的。
特别是在作直流放大器用时,由于输入失调电压和失调电流的影响,当运放的输入为零时,输出不为零,将影响运算放大器的精度,严重时使运算放大器不能正常工作。
调零的原理是,在运放的输入端外加一个补偿电压,以抵消运放本身的失调电压,达到调零的目的。
有些运放已经引出调零端,只需要按照器件的规定,接入调零电路进行调零即可,例如本实验所用到的HA17741。
下面以H A17741为例,图1给出了常用外部调零电路。
它的调零电路由-12V电源、50kΩ的电阻和调零电位器Rp组成。
调零时应将电路接成闭环,将两个输入端接“地”,调节调零电位器,使输出电压为零。
本实验采用的集成运算放大器为HA17741。
图1 调零电路2.工作原理及参考电路在测量中,电压表或者电流表的接入应不影响被测电路的原工作状态,这就要求电压表应具有无穷大的输入电阻,电流表的内阻应为零。
但实际上,万用表表头的可动线圈总有一定的电阻,例如100μA的表头,其内阻约为1KΩ,用它进行测量时将影响到被测量,从而引起误差。
自动调零放大器的工作原理及特点介绍
自动调零放大器的工作原理及特点介绍简介每当自动归零或斩波稳定放大器的问题出现时,不可避免的第一个问题是“它们如何真正起作用?”除了对设备内部工作的好奇之外,大多数工程师心中的真正问题可能是:“直流精度看起来令人难以置信,但如果我在电路中使用其中一种,那么我将不得不忍受什么样的奇怪行为?;我怎样才能围绕这些问题进行设计呢?斩波放大器- 它们如何工作第一款斩波放大器是50多年前发明的,通过将直流电压转换为交流信号来对抗直流放大器的漂移。
初始实现使用输入信号的交流交流耦合和交流信号的同步解调,以在输出处重新建立直流信号。
这些放大器的带宽有限,需要后滤波以消除斩波作用产生的大纹波电压。
斩波稳定放大器通过使用斩波放大器稳定传统的宽带放大器来解决带宽限制问题在信号路径(1)中。
由于稳压放大器的输出直接连接到宽带差分放大器的非反相输入,因此早期的斩波稳定设计只能进行反相操作。
现代IC“斩波器”放大器实际上采用自动调零方法,使用类似于斩波稳定方案的两级或更多级复合放大器结构。
不同之处在于稳定放大器信号通过附加的“归零”输入端子而不是差分输入之一连接到宽带或主放大器。
高频信号通过直接连接到主放大器或通过使用前馈技术绕过归零级,在宽带宽操作中保持稳定的零点。
该技术因此将直流稳定性和良好的频率响应与反相和非反相配置的可访问性相结合。
然而,它可能产生由高水平的数字开关“噪声”组成的干扰信号,这限制了更宽的可用带宽的有用性。
它还会引起互调失真(IMD),它看起来像时钟信号和输入信号之间的混叠,在和频和差频产生误差信号。
稍后详细介绍。
自动调零放大器原理自动调零放大器通常在每个时钟周期以两个相位运行,如图1a和1b所示。
简化电路显示归零放大器(A A ),主(宽带)放大器(A B ),存储电容(C M1 和C M2 ),以及输入和存储电容的开关。
组合放大器以典型的运放增益配置显示。
在A相中,自动调零阶段(图1a),输入信号应用于主放大器(A B );主放大器的归零。
电桥放大器的原理与应用
桥式放大器的原理与应用摘要:电阻式传感器常用于非电测量仪器中,通过测量电阻式传感器中电阻的相对变化来检测一些非电量。
电阻式传感器通过电桥连接,将测得的非电量转换成电压或电流信号,经放大器进一步放大。
这种由电阻式传感器电桥和运算放大器组成的运算放大器电路称为桥式放大器。
桥式放大器是非电气测试系统中常用的放大电路[ 1 ] 。
本文将主要介绍桥式放大器的原理、应用、存在的问题及解决方法。
关键词:桥式放大器;非电测量;非线性误差介绍在现代电子技术的发展中,电子检测技术得到了广泛的应用。
在非电检测中,常使用电阻传感器将压力、光、热、湿度、流量等一些非电物理量转化为电阻变化。
,然后转换为电压进行测量。
由于传感器的变化量往往是在参考状态的初始值的基础上发生变化的,为了获得纯粹的变化量,一般采用桥式电路来抑制初始值。
当桥式电路的输出较小时,需要使用集成运算放大器与之配合,从而形成广泛使用的电阻桥式读出放大器[ 2 ] 。
本文将对桥式放大器做一些研究,首先解释它们的基本原理,然后讨论它们的应用和应用中的问题和解决方案。
1个桥式放大器1. 1单端反相输入桥式放大器图1显示了单端反相输入桥式放大器电路。
图中电桥对角线a 、b 两端的开路输出电压ab U 为图1单端反相输入桥式放大器UZ Z Z Z Z Z U )(313424ab +-+=ab U 由运算放大器 A 放大。
由于电桥电源U 是浮动U 的,因此没有电流流入总和1R 。
2R 因为a 点是虚地,所以两端0U 反馈1R 的电压是固定ab U -的,即所以得到如果让)1(3421δ+====R Z R Z Z Z ,,δ是传感器电阻的相对变化率,R R /∆=δ, 那么我们有可以看出,单臂反相输入桥式放大器的增益与桥臂电阻无关,增益相对稳定。
只需调整1R 或2R 轻松实现电路增益的调整。
但该电路的桥式电源必须暂停,给电路设计带来麻烦,而且电路输出电压0U 和桥δ臂电阻的相对变化率是δ非线性1<<δ0U 的。
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自动调零放大电路的原理及应用摘要:自动调零放大器在现代科学技术中有越来越广泛的应用。
通过对自动调零放大电路的原理及应用的介绍,使对自动调零放大电路有初步的了解。
关键字:自动调零放大电路;原理;应用The principle and application of automaticzeroing amplifier circuitAbstract: Automatic zeroing amplifier is widely used in modern science and technology. By introducing the principle and application of automatic zeroing amplifier circuit, which makes we have a preliminary understanding.Key words: automatic zeroing amplifier circuit; The principle; application1.引言自动调零放大电路又称动态校零放大电路,能够消除运算放大器输入失调电压的电路,使运算放大器实现自动调零。
许多精密测量仪表,存在因放大器的不稳定而引起的误差,它的输出电压决定于输入网络及反馈网络元器件的精度及稳定度。
如果再加上自动调零,则还能解决元器件及放大器漂移引起的误差。
这种自动调零电路大多采用定时自动校零的办法,随时校准测量电路的失衡及由于元器件及电源不稳定而引起的零点漂移现象。
在许多测试仪器仪表应用中,由于其所用传感器可能会受到环境温度、湿度,地理位置的影响,因此很多需要在现场测试前进行调零操作。
人工对仪器调零误差大而且耗费人力,自动调零放大电路很好的解决了这个难题。
2.自动调零放大电路的原理放大现象存在于各种场合。
例如,利用放大镜放大微小物体,利用杠杆原理用小力移动重物,利用变压器将低电压变换为高电压。
放大电路放大的本质是能量的控制和转换。
电子电路放大的基本特征是功率放大,放大的前提是不失真,即只有在不失真的情况下放大才有意义]1[。
自动调零是一种动态的抵消失调电压和失调电压漂移的技术,在结构上有一个调零放大器和主放大器,会持续地自校正放大器的失调电压误差。
调零放大器持续的消除自身的失调电压,然后对主放大器施加校正信号,这种持续校正可确保极低的失调电压,比传统运放低的多,实现比传统放大器更优异的抑制能力,减少温度漂移和时间漂移。
它能将相对输入端的失调电压降低到uV级,将失调电压漂移降低到nV/。
C 级。
动态抵消失调的另一优点是可降低低频噪声,特别是1/f 噪声,又名闪烁噪声,是由传导路径的不规则性和晶体管内偏置电流造成的噪声而引起的低频现象,在较高频率上,1/f 噪声可忽略不计,因为其他来源的白噪声开始占主导地位,如果输入信号近似直流信号,该低频噪声该是个大问题。
在基于自动调零的放大器中,1/f 噪声在失调校正的过程中被滤除了。
由于该噪声源出现在输入端,并且噪声信号变化相对较慢,因此可认为是放大器失调电压的一部分,能相应的得到补偿。
自动调零放大器的指导思想是:如果能将运放两个输入端短路时或加共模输入信号时的输 出电压(误差电压)先用电容器储存起来,再与运放正常工作时的输出电压相减(简称校零),则可有效的减小失调电压、失调电流及温度变化及电源电压波动所引起的漂移,也可有效的抑制共模信号。
∞ - + + N 3 U oK 1 C 1 S a2R 2S b2 S a1- + + N 1 K 2 - + + N 2 # U i S b1R 1 ### ∞ - + + N 4 a) 电路原理图由图a ,当N3输出高电平,Sa1、Sa2导通,电路处于失调调零状态,见图b 。
可推出:U c1=-(U o1+U 0s2)K 2U o1=(-U 0s1+U c1)K 1 U c1≈U 0s1电容C1寄存了运算放大器N1的失调电压U 0s1。
当N3输出低电平,Sb1、Sb2导通,电路进入信号放大状态,见图c 。
可推出:U o ≈-(R 2/R 1)U i实现了对失调电压的校正,达到了自动调零的目的。
3.自动调零电路的应用应变片式传感器应用十分广泛,它采用电桥式电路结构,以提高输出灵敏度。
但一个微应变桥路输出只有2mV 左右,即使在满载情况下,应变片的最大输出也只有数十mV ,这就要求前置放大电路测量具有高增益、高精度、低噪声、低漂移等特点。
一般集成运算放大器都是利用参数补偿原理的直接耦合或K 2 C 1U C1 U o1 R 1 R 2K 1 - + + N 1 - + + N 2 b) 误差保持 U oC 1U i R 1R 2K 1 - + + N 1 c) 调零放大输出者阻容耦合方式,它们的初始失调参数并不等于零,而是用调零电位器或精密修正技术进行失调参数的补偿。
这使得直接耦合放大器在放大信号的同时也放大了温漂,而阻容耦合放大器虽能抑制温漂,但不能用来放大微弱的直流信号或缓慢变化的信号,它会将这种信号作为温漂抑制掉。
使用自动稳零技术的精密仪表放大器AD8230就能很好地解决抑制温漂的同时又放大微弱直流信号这个问题,以满足精密应变测试仪的设计要求。
AD8230是ADI公司的一款利用动态校零技术,采用超小型SOIC工艺制作的稳零式精密仪表放大器。
与工业标准AD62x系列仪表放大器相比,AD8230有许多关键的性能提高:具有109W的高输入阻抗,能有效地抑制信号源与传输网络阻抗不对称引起的误差;在-40℃~+125℃的工作温度范围内,输入失调电压为10mV、失调电压温度漂移只有50nV/℃,共模抑制比高达140dB,能有效地抑制共模干扰引入的误差,提高系统信噪比和对温度影响的抵抗能力;输入/输出摆幅可达电源限(-VS~+VS),以适应信号源电平的较宽范围;具有较高的增益及较宽的增益调节范围(G=2~1000),其典型增益误差为±0.01%,增益非线形误差仅为20ppm,有效地保障了系统的测量精度。
放大器增益由两个外部电阻器设置,以实现温度系数(TC)匹配。
AD8230由参考端电位确定零输出电压,当负载与系统地不明确共地时特别有用,它提供了一种对输出引入精密补偿的方法,利用参考端还可提供一个虚地电压放大双极性信号。
若AD8230相对地输出,则参考端应接地,为了使接地回路阻抗最小,达到最佳的CMR,参考端应接到一个低阻抗接点,建议使用接地平面。
AD8230具有自稳零电路结构,其内部信号路径由一个有源差分采样保持级(前置放大器)和一个差分放大级(增益放大器)组成。
两级放大器都能实现自稳零,使失调和漂移减少到最低,全差分电路结构增强了对寄生噪声的抵抗能力。
自动稳零基本原理如图1所示,这里以两个相继时钟相位A、B分别描述其内部工作顺序。
电路通过电子开关来切换两个阶段循环工作:在时钟上半周期,电路处于采样阶段,采样电容器CSAMPLE连接到信号输入端,该输入信号的差分电压VDIFF被存储在CSAMPLE上,共模电压被抑制。
在此期间,增益放大器与前置放大器断开,以使其输出保持在以前采样的输入信号幅度;在时钟下半周期,电路处于动态校零和放大阶段,CSAMPLE上采集的差分信号被提供给增益放大器,刷新存储在CHOLD上的电压值,并由增益放大器放大。
当CSAMPLE连接到前置放大器的输出端时,前置放大器的共模输出电压被下拉到参考电位VREF。
用这种方法,使CSAMPLE与前置放大器具有相同的共模电压。
3.1精密应变测试仪的实现应变测试仪主要由桥压产生、射频干扰(RFI)滤波、共模抑制、信号放大、低通滤波和缓冲驱动等电路构成。
在实际应用环境中,不断增加的射频干扰,被放大器整流后可能表现为难以消除的直流失调误差,同时考虑到信号传输线路长、强度弱的情况,在仪表放大器前设置一个差分低通滤波器,用以尽可能多地从输入端去除RF能量,保持每个输入端与地之间的AC信号平衡,以及在测量带宽内保持足够高的输入阻抗,以避免降低对输入信号源的带载能力。
应变传感器工作电压由桥压产生电路供给,其稳定性直接影响输入信号的测量精度。
为使测量误差及输入信号漂移最小,桥压电路应选用低温度系数的精密基准稳压芯片,如LM399、LM3999等。
它们采用次表面隐埋技术,具有长期稳定性好、噪声电压低等优点,其优异的恒温特性αT=(0.3~2)×10-6/℃,可有效消除温度变化对基准电压的影响。
系统增加了共模抑制电路,可进一步减小系统噪声和直流零点漂移误差,提高测试精度;在仪表放大器输出端设置一个低通滤波器以滤除高频分量,降低低频噪声;增加缓冲驱动电路,加大放大器的带载能力,在放大器与负载相距较远时,效果明显。
该系统解决了以往应变仪中频带不足、精度不高等难题,是一种新型的精密测试仪器。
AD8230在精密应变测试仪中主要用于共模抑制、信号放大、自动稳零和输出缓冲等。
3.2共模抑制电路因应变电桥输出电压很弱,信号传输大多采用屏蔽电缆。
在远距离测量时,信号线与电缆屏蔽层之间存在不容忽视的分布电容,若将屏蔽层直接接地,则当两个输入端各自对地电容不等时,将使系统的共模抑制能力下降,影响后级测量精度。
采用一种积极的数据保护措施,将屏蔽层适当驱动后接于共模信号相等的电位点上,改善ACCMR,从而不产生泄漏电流,提高了信噪比。
3.3输出滤波、驱动缓冲电路AD8230放大器驱动负载能力较小,仅可驱动10kW以上负载阻抗。
若负载阻抗小于10kW,其输出端应再加一级精密驱动缓冲器。
根据应用频段,在输出端加设一个低通滤波器以滤除高频分量,推荐选用UAF42AU。
它集滤波、驱动为一体,通过改变引脚间连接,可灵活实现低通、高通、带通或带阻滤波。
当驱动负载为2kW时,UAF42AU输出摆幅为±11.5V,可满足测试仪在各领域的应用要求。
输出缓冲电路如图4所示。
AD8230可取代分立器件构成的仪表放大器,具有线性度好、温度稳定性高、体积小、可靠性高等特点,可用作低功耗医用仪表放大器、热电偶放大器、电桥应变测量放大器及用于传感器接口、工业过程控制和低功耗数据采集系统中。
由其构成的应变测试仪被广泛应用于物料计量称、传感器仪表等,实践表明,该测试仪最大动态测量误差≤1.53‰结语随着传感器的普及应用,对高灵敏度、高精度的自动调零电路的需求也越来越多,通过本文的介绍,使对自动调零电路的原理及应用有初步的认识和了解。
参考文献:【1】模拟电子技术基础华成英,童诗白。