自举电路增大输入阻抗的方法
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
测控电路课后习题答案(全)
一部现代的汽车往往装有几十个不同传感器�对点火时间、燃油喷射、空
积分等、非线性环节的线性化处理、逻辑判断等。
1-6 测量电路的输入信号类型对其电路组成有何影响�试述模拟式测量电路与 增量码数字式测量电路的基本组成及各组成部分的作用。 随着传感器类型的不同�输入信号的类型也随之而异。主要可分为模拟式
信号与数字式信号。随着输入信号的不同�测量电路的组成也不同。 图 X1-1 是模拟式测量电路的基本组成。传感器包括它的基本转换电路�如
应用于要求共模抑制比大于 100dB 的场合�例如人体心电测量。
2-8 图 2-8b 所示电路�N1、N2 为理想运算放大器�R4=R2=R1=R3=R�试求其闭环电压放大倍 数。 由图 2-8b 和题设可得 u01 =ui1 (1+R2 /R1) = 2ui1 , u0=ui2 (1+R4 /R3 )–2ui1 R4/R3 =2ui2–2
电桥�传感器的输出已是电量�电压或电流�。根据被测量的不同�可进行相应
的量程切换。传感器的输出一般较小�常需要放大。图中所示各个组成部分不 一定都需要。例如�对于输出非调制信号的传感器�就无需用振荡器向它供电� 也不用解调器。在采用信号调制的场合�信号调制与解调用同一振荡器输出的 信号作载波信号或参考信号。利用信号分离电路�常为滤波器��将信号与噪声 分离�将不同成分的信号分离�取出所需信号。有的被测参数比较复杂�或者 为了控制目的�还需要进行运算。对于典型的模拟式电路�无需模数转换电路 和计算机�而直接通过显示执行机构输出�因此图中将模数转换电路和计算机 画在虚线框内。越来越多的模拟信号测量电路输出数字信号�这时需要模数转 换电路。在需要较复杂的数字和逻辑运算、或较大量的信息存储情况下�采用 计算机。
实验二 信号放大电路实验（测控电路实验指导书）
实验二 信号放大电路实验一、实验目的1、研究由集成运算放大器组成的基本放大电路的功能；2、了解运算放大器在实际应用时应考虑的一些问题。
二、实验原理 集成运算放大器是一种具有电压放大倍数高的直接耦合多级放大电路。
当外部接入不同的线性或非线性元器件组成输入和负反馈电路时，可以灵活地实现各种特定的函数关系。
在线性应用方面，可以组成反相比例放大器，同相比例放大器，电压跟随器，同相交流放大器，自举组合电路，双运放高共模抑制比放大电路，三运放高共模抑制比放大电路等。
理想运算放大器的特性：在大多数情况下，将运放视为理想运放，就是将运放的各项技术指标理想化，满足下列条件（如表2-1所示）的运算放大器称为理想运放。
表2-1失调与漂移均为零等。
理想运放在线性应用时的两个重要特性：（1）输出电压O U 与输入电压之间满足关系式：)U U (U ud O -+-A = ，而O U 为有限值，因此，0U U ≈--+，即-+≈U U ，称为“虚短”。
（2）由于∞=i r ，故流进运放两个输入端的电流可视为零，即称为“虚断”。
这说明运放对其前级吸取电流极小。
以上两个特性是分析理想运放应用电路的基本原则，可简化运放电路的计算。
1、基本放大电路： 1）反向比例放大器电路如图2-1所示。
对理想运放，该电路的输出电压与输入电压之间的关系为：i 1FO U R R U -=，为了减少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F 12R //R R =图2-1 反向比例放大器 图2-2 同相比例放大器 2）同相比例放大器电路如图2-2所示。
对理想运放，该电路的输出电压与输入电压之间的关系为：i 1FO )U R R 1(U += ，其中F 12R //R R =。
当∞→1R 时，i O U U =，即得到如图2-3所示的电压跟随器。
3）电压跟随器电路如图2-3所示。
对理想运放，该电路的输出电压与输入电压之间的关系为：i O U U =，图中F 1R R =，用以减少漂移和起保护作用。
ocl电路自举电路
ocl电路自举电路
OCL（Output Capacitor-Less）电路是一种用于功率放大器的设计，其中省略了输出电容。
自举电路（bootstrap circuit）是一种常见的控制电路，用于提供放大器输出级的驱动信号。
当二者结合在一起时，形成了OCL自举电路（OCL bootstrap circuit），用于提供功率放大器的增益和驱动能力。
OCL自举电路的基本原理是通过通过正输出和负输出来提供反馈信号，从而增加输出级的驱动能力。
该电路利用了正输出信号的幅度变化，将一部分信号集中到负输出上，并将负输出通过反馈电路输入到放大器的输入端。
通过OCL自举电路，可以实现输出电压的放大和驱动能力的提升，同时也可以减少电路中所需的外部电容。
这种设计可以减少电路的成本、尺寸和功耗。
需要注意的是，OCL自举电路的具体实现方式可能因应用和设计要求而有所不同。
实际应用中，建议参考相关的电
路设计手册、文献或咨询专业工程师，以获取更具体的信息和建议。
otl功率放大器中的自举电路
otl功率放大器中的自举电路
自举电路是一种用于驱动功率放大器输出级的电路，它能够提供高电压驱动信号，以增强功率放大器的输出功率。
在功率放大器中，自举电路通常由电容和电阻组成，被连接到放大器的输出端。
其原理是通过电容器将一部分输出信号反馈回到放大器的输入端，形成一个反馈回路。
这样一来，放大器就可以输出高电压信号，从而增加输出功率。
在工作过程中，自举电路会将放大器输出的信号经过电容器存储，随后将存储的信号反馈回到放大器的输入端。
这个过程会导致输出信号的幅度不断增加，从而形成一个正反馈回路。
因此，自举电路可以提供更高的电压驱动信号，使得功率放大器能够输出更大的功率。
需要注意的是，自举电路也可能会引入一些问题，比如在高频下可能会产生不稳定的振荡。
因此，在设计自举电路时需要仔细考虑电容和电阻的数值选择，以及放大器的稳定性。
总之，自举电路是一种能够增强功率放大器输出功率的电路，通过反馈回路产生高电压驱动信号，使得功率放大器能够输出更大的信号。
测控电路答案
第一章绪论1-1为什么说在现代生产中提高产品质量与生产效率都离不开测量与控制技术？为了获得高质量的产品，必须要求机器按照给定的规程运行。
例如，为了加工出所需尺寸、形状的高精度零件，机床的刀架与主轴必须精确地按所要求的轨迹作相对运动。
为了炼出所需规格的钢材，除了严格按配方配料外，还必须严格控制炉温、送风、冶炼时间等运行规程。
为了做到这些，必须对机器的运行状态进行精确检测，当发现它偏离规定要求，或有偏离规定要求的倾向时，控制它，使它按规定的要求运行。
为了保证产品质量，除了对生产过程的检测与控制外，还必须对产品进行检测。
这一方面是为了把好产品质量关，另一方面也是为了检测机器与生产过程的模型是否准确，是否在按正确的模型对机器与生产过程进行控制，进一步完善对生产过程的控制。
生产效率一方面与机器的运行速度有关，另一方面取决于机器或生产系统的自动化程度。
为了使机器能在高速下可靠运行，必须要求机器本身的质量高，其控制系统性能优异。
要做到这两点，还是离不开测量与控制。
产品的质量离不开测量与控制，生产自动化同样一点也离不开测量与控制。
特别是当今时代的自动化已不是本世纪初主要靠凸轮、机械机构实现的刚性自动化，而是以电子、计算机技术为核心的柔性自动化、自适应控制与智能化。
越是柔性的系统就越需要检测。
没有检测，机器和生产系统就不可能按正确的规程自动运行。
自适应控制就是要使机器和系统能自动地去适应变化了的内外部环境与条件，按最佳的方案运行，这里首先需要的是对外部环境条件的检测，检测是控制的基础。
智能化是能在复杂的、变化的环境条件下自行决策的自动化，决策的基础是对内部因素和外部环境条件的掌握，它同样离不开检测。
1-2试从你熟悉的几个例子说明测量与控制技术在生产、生活与各种工作中的广泛应用。
为了加工出所需尺寸、形状的高精度零件，机床的刀架与主轴必须精确地按所要求的轨迹作相对运动。
为了炼出所需规格的钢材，除了严格按配方配料外，还必须严格控制炉温、送风、冶炼时间等运行规程。
自举电容串联电阻
自举电容串联电阻摘要：1.自举电容串联电阻的原理2.自举电容串联电阻的优点3.自举电容串联电阻的应用4.如何选择合适的自举电容和电阻5.自举电容串联电阻的调试与维护正文：一、自举电容串联电阻的原理自举电容串联电阻是一种电源电路中的元件，主要由电容和电阻组成。
在这种电路中，电容和电阻相互串联，通过自举效应实现电压的抬升。
当输入电压低于输出电压时，电容开始充电，电阻则限制了电流的流动。
随着充电过程的进行，电容电压逐渐上升，直至达到输出电压峰值。
此时，电容充电完毕，电阻开始限制电容放电，使输出电压保持稳定。
二、自举电容串联电阻的优点1.高效：自举电容串联电阻能够在较低输入电压条件下提供较高的输出电压，提高电源的转换效率。
2.稳定性：自举电容串联电阻结构简单，工作稳定，抗干扰能力强。
3.宽电压范围：自举电容串联电阻能够在较宽的输入电压范围内正常工作，适应性强。
4.低失真：自举电容串联电阻具有较低的电压失真，能够提供高质量的输出电压。
三、自举电容串联电阻的应用1.电源电路：自举电容串联电阻广泛应用于开关电源、线性电源等电源电路中，提高输出电压。
2.放大电路：在音频放大、视频放大等领域，自举电容串联电阻用于电压提升，提高信号放大倍数。
3.传感器信号处理：自举电容串联电阻用于传感器信号的处理，实现微弱信号的放大和传输。
四、如何选择合适的自举电容和电阻1.电容选择：根据电路需求选择合适的电容容量和耐压值，容量越大，输出电压越高；耐压值需大于电路的最大工作电压。
2.电阻选择：选择合适的电阻值以满足电路的电压和电流需求，同时考虑电阻的功率和稳定性。
五、自举电容串联电阻的调试与维护1.调试：在电路设计完成后，进行实际测试，调整电容和电阻的参数，使电路工作在最佳状态。
2.维护：定期检查自举电容和电阻的工作状态，发现异常及时更换或维修，确保电路的正常运行。
总之，自举电容串联电阻作为一种电源电路元件，在实际应用中具有广泛的应用价值。
测控电路李醒飞第五版第二、三、四、五章习题答案
第二章 信号放大电路2-1 何谓测量放大电路？对其基本要求是什么？在测量控制系统中，用来放大传感器输出的微弱电压，电流或电荷信号的放大电路称为测量放大电路，亦称仪用放大电路。
对其基本要求是：①输入阻抗应与传感器输出阻抗相匹配；②一定的放大倍数和稳定的增益；③低噪声；④低的输入失调电压和输入失调电流以及低的漂移；⑤足够的带宽和转换速率（无畸变的放大瞬态信号）；⑥高输入共模范围（如达几百伏）和高共模抑制比；⑦可调的闭环增益；⑧线性好、精度高；⑨成本低。
2-2 (1)利用一个741μA 和一只100k Ω的电位器设计可变电源，输出电压范围为1010S V u V -≤≤； (2)如果10S u V =时，在空载状态下将一个1k Ω的负载接到电压源上时，请问电源电压的变化量是多少？（741μA 参数：输入阻抗2d r =MΩ，差模增益200a V mV =，输出阻抗75o r =Ω）（1）电路设计如图X2-1所示：25k 25k 100k L图X2-1（2）由于电压跟随器属于输入串联、输出并联型结构，该结构下的输入、输出阻抗为：()()()511212000001410i d d R r T r a V V β≅+=+=MΩ⨯+⨯≅⨯MΩ()()()1175120000010.375o o o R r T r a V V m β≅+=+=Ω+⨯≅Ω由上式我们可以看出，电压跟随器中的反馈增大了等效输入阻抗，减小了等效输出阻抗，可以达到阻抗变换的效果。
进一步计算得：10110L S L I u R V k m ≅=Ω=A0.37510 3.75S o L u R I m m V μ∆≅=Ω⨯A =2-3 在图2-2所示的电路中，已知110R k =Ω，21R =MΩ，并令运算放大器的100B I n =A 和30OS I n =A ，在以下不同情况下，计算输出失调误差o u 。
(1)0P R =；(2)12P R R R =；(3)12P R R R =，并且把所有电阻阻值缩小为原来的10分之一；(4)在(3)条件的基础上，使用3OS I n =A 的运算放大器。
《传感器与信号调理技术》课件第7章
可见，由R2、R4、R5组成的T形反馈网络其作用与10 MΩ 的电阻是一样的，但R2、R4、R5的实际值却比10 MΩ小了一个 多数量级，使放大器的性能得到了改善，因此这种放大电路
常用在需要较高增益的测量系统中。
第 7 章 信号放大技术
7.1 基本放大电路 7.2 测量放大器 7.3 可编程增益放大器 7.4 低漂移放大器 7.5 隔离放大器 7.6 电荷放大器
7.1 基本放大电路
7.1.1 运算放大器及其特性 运算放大器(简称运放)的特性可用输入特性、传输特性、
输出特性来描述，如图7-1所示。
图7-1 运算放大器特性
利用同步调制—解调，并由隔直电容隔离失调和干扰电压来 实现自动稳零的，其原理框图如图7-11所示。
图7-11 斩波稳零低漂移放大电路原理框图
典型的斩波稳零低漂移放大器原理电路如图7-12(a)所示， 该电路各点的电压波形如图7-12(b)所示。
图7-12 典型斩波稳零放大电路
低通滤波器的输出电压为U5=－K2UiT1/(T1+T2)。对于输入 信号Ui来说，C3是开路的，设A1的开14 自动稳零集成运算放大器ICL7650
ICL7650作为一个放大器件，既可以单端输入工作，也可 以差动输入工作。图7-15所示是利用ICL7650作为反相放大器 的应用电路，其输出电压为
(7-28)
ICL7650集成运算放大器的输入阻抗高(可达1011 Ω)、失调 电压小(U0s=5 μV)、共模抑制比高(CMRR=120 dB)，电源电压 的典型值为±6 V，最高为±7.5 V。
图7-19 互补式光电耦合隔离放大电路
测控电路课后题
2-2 什么是高共模抑制比放大电路？应用何种场合？有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。
应用于要求共模抑制比大于100dB 的场合，例如人体心电测量。
2-7 线性电桥放大电路中，若u 采用直流，其值Ｕ＝10V，R1＝R3= R＝120Ω，ΔR＝0.24Ω时，试求输出电压Ｕo 。
如果要使失调电压和失调电流各自引起的输出小于1mV，那么输入失调电压和输入失调电流应为多少？由图2-14 电路的公式（式2-24）：并将题设代入，可得U=–UΔR/(2R)=10mV。
设输入失调电压为u 和输入失调电流为I 0s，当输出失调电压小于1mV时，输入失调电压u ﹤(1×10 )/ (1+R/R )=0.5mV；输入失调电流为I0s ﹤(1×10 )/[R (1+R/R )]=4.17μA。
2-11 何谓自举电路？应用于何种场合？请举一例说明之。
自举电路是利用反馈使输入电阻的两端近似为等电位，减小向输入回路索取电流，从而提高输入阻抗的电路。
应用于传感器的输出阻抗很高（如电容式，压电式传感器的输出阻抗可达108Ω以上）的测量放大电路中。
图2-7所示电路就是它的例子。
2-13 请根据图2，画出可获得1、10、100十进制增益的电路原理图。
由图X2-3 可得：当开关A 闭合时，Uo=Ui；当开关B闭合时，Uo=10Ui，当开关C 闭合时，Uo=100Ui。
3-1 什么是信号调制？在测控系统中为什么要采用信号调制？什么是解调？在常用的调制方法有哪几种？在精密测量中，进入测量电路的除了传感器输出的测量信号外，还往往有各种噪声。
而传感器的输出信号一般又很微弱，将测量信号从含有噪声的信号中分离出来是测量电路的一项重要任务。
为了便于区别信号与噪声，往往给测量信号赋以一定特征，这就是调制的主要功用。
调制就是用一个信号（称为调制信号）去控制另一作为载体的信号（称为载波信号），让后者的某一特征参数按前者变化。
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自举电路增大输入阻抗的方法
在电路设计过程中，常常可以利用自举电容构成的自举电路来改善电路的一些性
能指标，比如增大电路的输入阻抗、提高电路的增益以及扩大电路的动态范围等
等，在这里，举一个自举电路的例子来详细说明它是如何增大电路的输入阻抗的。
一个很普通的原理图如下，
在上图中，为了使得运放在静态时能够正常工作，必须得在同相输入端与地之间
加上一定阻值的电阻。经过简单分析可知这里引入的是一个电压串联负反馈，熟
悉运放工作原理的人一眼就可以看出这个电路的输入电阻为：
很显然，这样的输入电阻相对而言实在过小，图中放大电路因此从信号源索取
的电流就会相应很大，信号源内阻的压降随之增大，信号电压损失自然也就越大。
所以，我们得想办法把它的输入电阻给提高一下，这时，我们可以设置一个自
举电路的形式来有效的解决这个问题，解决办法如下图所示：
仅仅多加入了一个电容器，这个电路的输入电阻就“今非昔比”了。利用瞬时极
性法可以判断出，电路中除了通过R4接反向输入端引入一个负反馈外，还通过
R1接同相输入端而引入了一个正反馈，此时，R2和R3两个电阻并联在一起了。
需要说明的是，这里电容（C1、C2）的选取值是比较大的，它们相对于交流信
号来说相当于短路。正反馈的结果使得输入端的动态电位随之升高，也就是这
种通过反馈使得输入端的动态电位升高的电路，称之为“自举电路”。
由于电容器C2很好的“通交隔直”特性，使得R1两端的压降即为（uP-uN）,此时
通过电阻R1的电流为：
我们再来看看这个电路的输入电阻情况，可得出如下方程式：
显而易见，对于该运放来说，由于电路中引入了深度负反馈，因此uP、uN几乎
是相等的，那么Ri就会趋于极大值了，输入电阻也就得到了大幅度地提高，该
电路的性能指标也因此得到了良好的改善。
本文结论：由此分析可知，在阻容耦合放大电路中，常常可以在引入负反馈的同
时，引入合适的正反馈，以此提高电路的输入阻抗，来有效改善电路的性能指标。