9-6 运算放大器在信号处理电路中的应用.ppt

9.7.1 电流-电压变换器和电压-电流变换器 1. 电流-电压变换器——互阻放大器 电流-电压变换器具有将输入电流转换为输出电压的能力。运算放大器引入了电压并联负反馈，低输入电阻和低输出电阻的形式消除了运算放大器在输入和输出端的负载效应。 互阻增益 (量纲? ) 例1：图中AD590为半导体温度传感器，流过它的电流 I 与温度有关。绝对零度时，I = 0A，温度每增加1K，I 增加1?A。试分析该电路的测温工作原理。 电流 | 电压变换电路 恒流源电路 (补偿电流I1) 1. 电流-电压变换器——互阻放大器 AD590在0℃时的电流为273?A，温度每增加 1C? ，电流增加1 ?A。为了使 0℃时输出显示 0.00V，用电流 I1 来抵消AD590在0℃时的电流273?A的偏移量，使If=0。 合理选择 Rf1的阻值，使输出电压与摄氏度保持比例关系，从而获知被测温度。 AD590的电流 I 的变化量1?A/ ℃ ，可得输出电压每摄氏度的变化量 输出电压每10mV代表1℃，100 mV就代表10℃?。 1. 电流-电压变换器——互阻放大器 2. 电压-电流变换器——互导放大器 电压-电流变换器使输入电压与输出电流成正比，并且要求输出电流不受负载阻值变化的影响，相当于是一个电压控制电流源。 互导增益 (量纲S ) (1) 浮动负载转换器 运算放大器引入电流串联负反馈，将负载本身作为反馈元件，因而负载是悬浮的，不能接地。 浮动负载上的电流受运算放大器最大输出电流的限制。 (2) 接地负载转换器 ( Howland 电流泵 ) 为接地负载提供稳定的输出电流，运算放大器既引入了负反馈又引入了正反馈环节，电路结构比较复杂。 设输入uS=0，电路的两个反馈系数为 设电路参数选择合理，使F- F+，即负反馈占优势，则此时电路工作稳定，不会产生振荡。 R1、R2构成负反馈路径 R3、R4构成正反馈路径 在运算放大器的反相输入端和同相输入端列节点电流方程： 如果 (2) 接地负载转换器 ( Howland 电流泵 ) 9.7.2 阻抗变换器——实现阻抗特性的模拟与变换 接地阻抗变换电路的负反馈能力强于正反馈，因而工作稳定。 由图可知 该电路等效的接地输入阻抗为 当Z为电阻时： ，呈现负电阻特性； 当Z为电容时： 呈现模拟电感特性，模拟电感为 9.7.2 阻抗变换器——实现阻抗特性的模拟与变换 绝对值电路的基本传输特性是：当输入uI0时，电路的输出为uO=uI ；当输入电压uI0时，则uO= -uI 。因此当电路输入电压为正弦波时，在该电路的输出端可以得到全波的输出波形，实现交流-直流的转换。 9.7.3 绝对值电路——精密整流电路 绝对值电路工作波形 1. 反相输入绝对值电路 当输入电压uI 0时，uO1 0，则VD1截止，VD2导通。 -uI 1. 反相输入绝对值电路 当输入电压uI 0时，uO1 0，则VD1导通，VD2截止。 1. 反相输入绝对值电路 因此无论uI为正或为负，则uO恒为正，即 1. 反相输入绝对值电路 2. 同相输入绝对值电路 当输入电压uI 0时，uO1 0，则VD1导通，VD2截止。 2. 同相输入绝对值电路 当输入电压uI 0时，uO1 0，则VD1截止，VD2导通。 2. 同相输入绝对值电路 同相比例运算电路 2. 同相输入绝对值电路 用二极管实现的整流电路，在小信号整流过程中，由于二极管的导通压降会使电路输出产生死区和误差。 绝对值运算电路被称为精密整流电路的原因是：绝对值电路将二极管引入到运算放大器的反馈通路中，二极管的死区不会在输出产生误差。 9.7.3 绝对值电路——精密整流电路 同相比例 同相比例 差分比例 9.7.5 仪用放大器 仪用放大器通常用于放大传感器送出的微弱电信号，为此要求数据放大器有很高的电压增益；由于传感器的内阻往往不是常量，故要求放大器有足够高的输入电阻。传感器输出信号中往往含有较大的共模信号，因此要求数据放大器具有很高的共模抑制比。即对数数据放大器有“三高”要求。 根据虚短、虚断的概念： 9.7.5 仪用放大器 9.7.5 仪用放大器 仪用放大器放大两个输入信号的差值(差模信号)，抑制共模信号。仪用放大器有如下优点： (1) 输入级采用同相比例运算电路，因而输入电阻更高； (2) 抑制共模信号的能力强； (3) 通过调节增益电阻R1，可以改变