隔离放大器PPT课件
隔离放大器工作原理
隔离放大器工作原理
隔离放大器是一种常用的电子器件，它在电路中起到隔离输入信号和输出信号的作用。
其工作原理主要包括输入隔离、放大和输出隔离三个过程。
我们来看看输入隔离的原理。
隔离放大器通常有两个输入端，一个是信号源输入端，另一个是驱动输出端。
信号源输入端与驱动输出端之间通过一个隔离变压器相连，这个隔离变压器可以有效地将输入信号与输出信号隔离开来，避免信号相互干扰。
我们来看看放大的原理。
隔离放大器中的放大电路通常采用运放作为放大器。
运放具有高增益、宽带宽和低失真等特点，可以放大输入信号的幅度。
在隔离放大器中，运放的非反相输入端与驱动输出端相连，而运放的反相输入端与输出端相连。
通过这种连接方式，输入信号经过放大后，输出信号同样也经过放大。
我们来看看输出隔离的原理。
隔离放大器的输出端通常与负载相连。
为了保证输出信号与输入信号之间的隔离，输出端通常使用一个隔离变压器。
这个隔离变压器可以将输出信号与输入信号隔离开来，避免信号相互干扰。
同时，隔离变压器还可以改变输出信号的电压和电流，以适应负载的需求。
隔离放大器的工作原理主要包括输入隔离、放大和输出隔离三个过程。
通过输入隔离，可以将输入信号与输出信号隔离开来，避免信
号相互干扰；通过放大，可以将输入信号的幅度放大；通过输出隔离，可以将输出信号与输入信号隔离开来，并适应负载的需求。
隔离放大器在电子电路中有着广泛的应用，例如在音频放大器、传感器信号调节和医疗设备中等。
通过合理设计和使用隔离放大器，可以提高电路的稳定性和可靠性，保证信号的准确传输。
四、隔离放大电路
第四节隔离放大器定义：隔离放大器是一种特殊的测量放大电路，其输入、输出和电源电路之间没有直接电路耦合，即信号在传输过程中没有公共的接地端。
输入电路和放大器输出之间有欧姆隔离的器件。
用途：隔离放大器用于防止数据采集器件遭受远程传感器出现的潜在破坏性电压的影响。
这些放大器还用于在多通道应用中放大低电平信号。
它们也可以消除由接地环路引起的测量误差。
由于不需要附加的隔离电源，带有内部变压器的隔离放大器可以降低电路成本。
组成：它由仪器放大器（或运放）和单位增益隔离级构成。
单位增益隔离级完全隔离了器件的输入和输出（欧姆隔离），使电信号没有欧姆连续性。
仪用放大器+隔离电路===隔离仪器放大器运放+隔离电路===隔离放大器理想特性：理想的隔离放大器要求电信号完全没有欧姆连续性，被传送的信号则要求无任何衰减，信号源不必接地。
应用：隔离放大器优良的输入输出欧姆隔离特性，使它适合于用做医疗监护仪器和病人之间的接口。
隔离电平高且漏电流极小，对保护电子仪器有重要的作用。
电力测试仪器设备。
（将高电压部分和弱电部分隔离）。
保护人身及仪器设备的安全。
①主要用于便携式测量仪器和某些测量系统中，能在噪声环境下以高阻抗、高共模抑制能力传送信号。
②应用于生物医学测量中，确保人体不受超过10uA以上漏电流和高电压（可达几百伏以及数千伏）的危害。
③应用于工业中，防止因故障而使电网电压对低压信号电路（包括计算机）造成损坏。
分类：⑴按隔离模式分类：①两口隔离：指信号输入部分和信号输出部分欧姆隔离。
采取其它措施进行电源隔离。
②三口隔离：指输入、输出和供电部分三部分彼此欧姆隔离。
⑵按隔离方法分类：①光电隔离②电容隔离③变压器隔离（电磁隔离）一.基本原理⑴组成：由输入放大器，输出放大器，隔离器以及隔离电源等几部分组成；注意：两种地(GND)，三种信号输入，符号u d：差模输入电压u c：共模输入电压u iso：隔离模电压（加在两种地之间，即隔离壁上）⑵特点：输入放大器及其电源是浮置的，放大器输入端浮置，泄漏电流极小；隔离电阻约为：R iso=1012Ω（采用变压器或光耦合器）；隔离电容(典型值) 为：C iso=20pF隔离放大器的输出与输入隔离，消除了通过公共地线的干扰，大大地提高了电路的共模抑制比。
放大器基础PPT课件
vo ii
22
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理想放大器性能特点
电压放大器： Ri 、Ro 0、 Av 大且不随 RL 和信号源而变化。
电流放大器： Ri 0、Ro 、 Ai 大且不随 RL 和信号源而变化。
互导放大器： Ri 、Ro 、Ag 大且不随 RL 和信号源而变化。
互阻放大器： Ri 0、 Ro 0、 Ar 大且不随 RL 和信号源而变化。
A( j ) A( )ejA ( )
25
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▪ 波特图
在半对数坐标纸上描绘的频率特性曲线即波特图。
幅 A( f )(线性刻度)
频 AI 特 AI 性2
相
O
A(
f
)f(L 线性刻度)
频
增益分贝值：
A( ) 20 lg A( ) dB
通频带：
(f对H 数f /H刻z度)
增益下降到
1 2
20
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增益(放大倍数)
放大器的增益：
A = xo / xi
即放大器输出信号变化量与输入信号变化量的比值。
不同类型放大器输入、输出电量不同，故增益的含义不同。
➢电压放大器
电压增益： Av 开路电压增益：
vo vi
RS
Avt
vot vi
vo vi
vot vo
Av (1
Ro ) RL
Ri Ri1
Ro Ro2
24
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4.2.2 放大器的失真
放大器的失真是指输出信号不能重现输入信号波形
的一种物理现象。
失真类型
线性失真 非线性失真
频率失真 瞬变失真
频率失真
一般而言，放大器中含有电抗元件。在正弦信号激 励下，不同频率呈现不同电抗，因而放大器增益应为频 率的复函数：
隔离放大器与仪用放大器39页PPT
1、不要轻言放弃，否则对不起自己。
2、要冒一次险!整个生命就是一场冒险。走得最远的人，常是愿意 去做，并愿意去冒险的人。“稳妥”之船，从未能从岸边走远。-戴尔．卡耐基。
梦 境
3、人生就像一杯没有加糖的咖啡，喝起来是苦涩的，回味起来却有 久久不会退去的余香。
隔离放大器与仪用放大器 4、守业的最好办法就是不断的发展。 5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失 去今生对你的记忆，我不求天长地久的美景，我只要生生世世的轮 回里有你。
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。
《隔离开关》课件
列举不同类型的隔离开关，包括空气隔离开关和SF6隔离开关。
隔离开关的原理
隔离开关的构造？
隔离开关的工作原理？
隔离开关的使用方法？
描述隔离开关的内部结构和构造， 包括引线、隔离刀闸和绝缘材料。
解释隔离开关在电路中的工作原 理，包括切断和连接电路的过程。
介绍如何正确使用隔离开关，包 括操作步骤和注意事项。
隔离开关的发展趋势？
展望隔离开关未来的发展趋势， 如更小型、更可靠和更可持续的 设计。
结论
隔离开关对于电力系统的影响？
总结隔离开关在电力系统中的重要作用和影响。
隔离开关的意义？
强调隔离开关对电路隔离、维护和安全的重要意义。
如何更好地使用隔离开关？
提供使用隔离开关的一些建议和技巧，以确保电路的稳定性和高效性。
隔离开关的优缺点
1
隔离开关的优点是什么？
详细说明隔离开关的优势关的缺点是什么？
探讨隔离开关存在的一些缺点，例如成本较高和占用空间较多。
3
隔离开关的应用场景？
说明隔离开关常见的应用场景，如变电站和工业用途。
隔离开关的维护保养
1 隔离开关的基本维护保养？
列出隔离开关的常规维护保养工作，如定期检查和清洁。
《隔离开关》PPT课件
欢迎来到《隔离开关》PPT课件！通过本课件，您将深入了解隔离开关的原理、 作用、分类、优缺点、维护和保养以及未来发展。让我们一起开始这个令人 兴奋的学习之旅吧！
简介
什么是隔离开关？
介绍隔离开关的定义和基本概念，以及其在电力系统中的重要性。
隔离开关的作用？
解释隔离开关在电路中起到隔离和保护作用的原因。
2 隔离开关的故障排除？
模拟直流信号光电隔离放大器
ISO 系列 模拟直流信号光电隔离放大器产品特点：典型应用：● 低成本、小体积,SIP 12Pin 符合UL94V-0标准阻燃封装 ● 只需外接电位器即可调节零点和增益● 电源、信号：输入/输出 3000VDC 三隔离● 辅助电源：5VDC，12VDC，15VDC，24VDC 等单电源供电● 0-75mV/0-2.5V/0-5V/0-10V 等电压信号0-1mA /0-10mA/0-20mA/ 4-20mA 等电流信号之间的相互隔离、放大及转换产品特征顺源ISO 系列模拟信号隔离放大器，是一种将输入信号隔离放大、转换成按比例输出的直流信号混合集成电路。
产品广泛应用在电力、远程监控、仪器仪表、医疗设备、工业自控等需要电量隔离测控的行业。
该IC 在同一芯片上集成了一个磁电耦合DC/DC 变换电源和一个模拟信号输出的光电耦合隔离放大器。
输入及输出侧宽爬电距离及内部隔离措施使该芯片可以实现信号输入/输出/辅助电源，3KVDC 三隔离。
SUNYUAN ISO 系列产品使用非常方便，只需少量外部元件，即可实现信号长线无失真传输。
ISO 系列光电隔离放大器产品采用了直流信号模拟调制技术，而不是ISO EM 系列磁电隔离产品所采用的信号载波技术。
光电隔离放大器产品与磁电隔离的相比具有较强的抗EMC 电磁干扰和高频信号空间干扰特性。
★ 精度等级：0.1级、0.2级、0.5级。
★ 0-2.5V/0-5V/0-10V/1-5V 等标准电压信号。
0-1mA/ 0-10mA/0-20mA/4-20mA 等标准电流信号输入, 输出标准的隔离信号。
输出电压信号：0-5V/0-10V/1-5V；输出电流信号：0-10mA/0-20mA/4-20mA，具有高带载能力。
★ 全量程范围内极高的线性度（非线性度<0.2%）产品型号及定义ISO-U(A)□-P□-O□输入额定电压(流)值U1：0-5V A1：0-1mA U2：0-10V A2：0-10mA U3：0-75mV A3：0-20mAU4：0-2.5V A4：4-20mA U8: 用户自定义 A8: 自定义辅助电源P1:DC24V P2:DC12VP3:DC5V P4:DC15VP8:用户自定义输出信号O1: 4-20mA O2: 0-20mAO3: 4-12-20mA O4: 0-5V O5: 0-10V O6: 1-5V O8:用户自定义● 工业级温度范围: -45 ~ +85 ℃● 有较强的抗EMC 电磁干扰和高频信号空间干扰特性● 直流电流 / 电压信号的隔离、转换及放大● 工业现场信号隔离及长线传输 ● 模拟信号地线干扰抑制及数据隔离、采集 ● 仪器仪表与传感器信号收发● 非电量信号变送 ● 信号远程无失真传输 ● 电力监控、医疗设备隔离安全栅 ● 传感器4-20mA 等模拟信号一进二出、 二进二出隔离信号的功能实现 连续隔离电压值： 3000VDC电源电压输入范围： ±10%Vin 引脚焊接温度（10秒）： +300℃产品选型举例例1： 输入：0-5V 辅助电源：24V 输出： 4-20mA 产品型号： ISO-U1-P1-O1例2： 输入：4-20mA 辅助电源：24V 输出：4-20mA 产品型号： ISO-A4-P1-O1产品技术参数参数名称测试条件最小典型值最大单位隔离电压 1min 3000 VDC 增益1 V/V 增益温漂 100 ppm/℃ 非线性度 0.1 0.2 %FSR 电压 0 50 V 信号输入 电流0 30 mA 输入失调电压 2 5 mV 电压 0.3 1 M 输入阻抗 电流 250 Ω 电压 0 10 V 信号输出 电流0 20mA 电压 Vout=10V 2 * kΩ 负载能力 电流0 350 *Ω 频率响应-3DB 1 KHz 信号输出纹波 不滤波 10 20 mV RMS 信号电压温漂0.2 mV/℃ 电压 用户自定义 3.3 12 24 VDC 辅助电源 功耗 0.5 1 W 工作环境温度 -45 85 ℃ 贮存温度-55105℃* 备注：用户对产品电压信号或电流信号的输出带负载能力有要求的，可以按技术要求定制。
隔离放大器的设计
隔离放大器的设计电子电路抗干扰设计的有效方法是利用光电隔离。
但是，由于光电隔离器件的电流传输系数是非线性的，直接用来传输模拟量时，非线性失真较大、精度差，我们利用光电耦合器件与运算放大器结合设计一个线性度较好的模拟量光隔离放大器电路如图3-29所示。
图3-29 光电隔离放大器其中，G 1,G 2是两个性能、规格相同(同一封装)的光电耦合器，G 1,G 2的初级串连，并用同一偏置电流I 1激励，设G 1和G 2的电流传输系数分别为a 2和a 2，则112I I α= ， 123I I α=（3-6）则集成运放A4具有理想性能，则62R I U U U i ===-+（3-7）而输出电压U 0为()为跟随器5730A R I U =（3-8）因此，电路的电压增益A V 可由下式确定 627310V A R I R I U U ==（3-9）将式（3-4）和（3-5）代入上式，则 1627V A ααR R =（3-10）由于G 1、G 2是同性能、同型号、同封装的光电耦合器（MOC8111）,因此G 1、G 2的电流传输系数a 1和a 2可看作是相等的，所以光耦合放大器的电压增益为67R R A V =（3-11）由此可知，如图所示的光耦放大器增益与G 1,G 2的电流传输系数a 1和a 2无关。
实际上是利用G 1,G 2电流传输系数的对称性补偿了它们之间的非线性。
运放A 5(uA741)接成跟随器形式，以提高电路的负载能力。
运放A 1连接反馈电容C ，用来消除电路的自激振荡。
由于光电耦合器初级、次级之间存在着延迟，使G 1和G 2组成的负反馈电路之间显得迟缓，容易引起电路C 自激振荡，连接电容之后，保证了电路对瞬变信号的负反馈作用，提高了电路的稳定性。
电容C 的容量可根据电路的频率特性要求来确定，经实验和实际应用，电路的非线性误差小于0.2%较好地解决了模拟信号不共地传输的问题。
3.13 可控硅调功控温可控硅调功控温具有不冲击电网，对用电设备不产生干扰等优点，是一种应用广泛的控温方式。
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3、共模抑制比
分两种：1.为输入端到护卫端的共模抑 制比CMRRIN，2.输入端到输出端的共模 抑制比CMRRIO
隔放的共模误差为CMRRIN和CMRRIO所 造成的误差之和。
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4、漏电流
定义为市电加在输出端与系统地 （输出地）之间时，在输入端的 最大电流。（在生物医学、医疗 设备应用时需要注意）
电压也受到电源电压U和电路中其他器件(如运算放大器、 光电耦合器等)的限制。 (3)运算放大器始终加有共模电压，这对运算放大器的共 模抑制比要求高。 (4)运算放大器的反馈是通过光电耦合器实现的。光电耦 合器的信号传递有一定延迟，因此，运算放大器的工作 频率不能太高，若过高会产生自激振荡。 (5)电阻R1和R3的不对称误差和温漂会造成输入输出电压 的跟随误差。 (6)光电耦合器件为电流控制电流器件，其输出级，即光 电二极管可看成受控电流源。因此，理论上说，即使Ul 和U2不相等，两个光电耦合器的输出级电流也不会造成 不对称误差。但实际上，光电二极管的恒流特性并不理 想，这会造成两光电耦合器的输出电流不相等。
2.5隔离放大器
在某些情况下，输入电路与输出电路 之间以及放大电路与电源电路之间不能 有直接的电路连接，信号的耦合以及电 源电能的传递要靠磁路或光路来实现。 放大器内部采取这种隔离措施的就叫隔 离放大器。它不仅具有通用运放的性能， 且输入公共地和输出公共地之间有良好 的绝缘性能
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1、非线性度
定义为实际传输特性与最佳直线的最大 偏差。以满量程输出的百分比表示，一 般为±0.05%。常与输出幅度有关，如有 的隔离放大器输出±5V时，非线性度 ±0.05%，当输出为±10V时，为非线性 度±0.2%
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2、最大安全差动输入
定义为可以跨接在两输入端的最大安全 电压。如隔离放大器的输入端内部有保 护电阻， 则该电压可高达百伏以上，否 则仅为±13V左右。有瞬态高压的信号源 时，该参数很重要。
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+U1
+U2
ISO100 10
2 7 Rf
R1 15
-
+
A
+
i1
i2
-
A
3
+
+
uI
16
8
uo
-
17 IREF1
VD1
LED VD2
IREF2 9
-
12
18
-U1
4 -U2
电路正常工作时，uI为单极性负电压，这时由于 VDl的负反馈作用，LED中会有电流流过。原因是： 若LED中无电流流过，即运算放大器输出电压小于
由于光电耦合器件
是半导体器件，所 uI 以存在温漂，且输 入输出之间的电压
-
iA
A
+
或电流的关系为非
线性关系，器件参
数离散性大。因此，R1 用光电耦合器线性 1kO
R2 iB 1kO
隔离传送模拟信号
有一定技巧性。
+u1 iC
+u2 uo R3 1kO iD
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iA iB
iC iD
Байду номын сангаас
909
25
14 3 470*332* 90.9
16
48
10.1
16 7
510Ω
510Ω
37
38 Vo = Vi ·Af
-7.5V 逻辑输入L1
+7.5V -7.5V -7.5V 逻辑输入L2
RB=R-(909+Ron)，CD4053的Ron≥100Ω
* 改变增益时，用这些电阻使输入失调减到最小
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15
-7.5V
+7.5V 47kΩ VCA T1
24kΩ
R
R
+7.5V 6
-7.5V 5 AD202
+7.5V
2
R
R
1
控制电路1
VCB -7.5V T2
24kΩ
+7.5V 控制电路2
RB CD4053
3 909 4
47kΩ
-7.5V
11 12 9
9090
10 13
470*332*
隔离放大器的符号
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隔离放大器的使用场合
信号回路具有很大的共模电压 （数百伏 以至数千伏）；
信号回路与测试系统之间不易共地； 强干扰、强辐射； 生物仪器
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隔离放大器的主要技术指标
非线性度 最大安全差动输入 共模抑制比 漏电流 输入噪声 隔离电源
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5、输入噪声
隔离放大器内部噪声折算到输入 端的总噪声
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6、隔离电源
隔离放大器可向外部电路提供的、 与供电电源完全隔离的电源。一 般为正负双电源。
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2.5.1变压器耦合隔离放大器 1.工作原理
隔离放大器由输入放大器、信号耦合器 件、输出放大器以及隔离电源等部分组 合。
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说明
电路中CMOS开关电源、驱动电路电源 都采用浮地式。逻辑控制信号经光电耦 合器加到驱动电路输入端，这样，驱动 电路与模拟开关也被隔离浮空。由于光 电耦合器件和隔离变压器的抗高压性能 都在千伏以上，所以这种电桥测量电路 可以在数百伏高压电位条件下正常工作。
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2.5.2光电耦合隔离放大器
+U1
ISO100 10
+U2
2 7 Rf
R1 15
-
+
A
+
uI
16
i1
i2
-
A
3
+
+
8
uo
-
17 IREF1
VD1
LED VD2
IREF2 9
-
12
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-U1
4 -U2
它有一个发光二极管LED和两个光电二极管 D1，D2。两个光电二极管与发光二极管紧 紧靠在一起，光匹配性良好，参数对称。 D1的作用是从LED的信号中引入反馈；D2 的作用是将LED的信号进行隔离传送。
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AD202隔离放大器
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输入引出4端
1、3输入端
5、6隔离电源输 出端
输出阻抗较高
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2. 应用实例
在某些电桥测量电路中，为了抑制电桥 的直流共模电压，提高测量精度，往往 需要浮空电源供电。浮空隔离的可程控 增益的放大电路如下图所示。它由测量 电桥、隔离放大器、多路模拟开关和一 些辅助电路构成。
uI
-
iA
+u1
A
iC
+
uI R1
iC
R1 1kO
uo
R3iD
R3 R1
uI
R2 iB 1kO
+u2
uo R3 1kO iD
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实际上这一电路存在以下几方面的问题： (1)输入电压必须是单极性的，即要求uI>0。 (2)输入电压甜I的线性范围小。“I的下限电压应高于双
光耦中两个发光二极管的串 联电压，而这一电压一般在4V左右。另一方面，I的上限