電橋放大器的原理及應(yīng)用-資料下載頁
2025-06-16 16:46本頁面
【正文】 級處理電路部分，我們考慮可以采用以下幾種方案： 方案一：利用普通低溫漂運算放大器構(gòu)成前級處理電路； 普通低溫漂運算放大器構(gòu)成多級放大器會引入大量噪聲。由于A/D轉(zhuǎn)換器需要很高的精度，所以幾毫伏的干擾信號就會直接影響最后的測量精度。所以，此種方案不宜采用。方案二：主要由高精度低漂移運算放大器構(gòu)成差動放大器，而構(gòu)成的前級處理電路；差動放人器具有高輸入阻抗，增益高的特點，可以利用普通運放(如OP07)做成一個差動放大器。圖13 利用高精度低漂移運放設(shè)計的差動放大器一般說來，集成化儀用放大器具有很高的共模抑制比和輸入阻抗，因而在傳統(tǒng)的電路設(shè)計中都是把集成化儀器放人器作為前置放人器。然而，絕人多數(shù)的集成化儀器放大器，特別是集成化儀器放大器，它們的共模抑制比與增益相關(guān)：增益越高，共模抑制比越大。而集成化儀器放大器作為心電前置放大器時，由于極化電壓的存在，前置放大器的增益只能在幾十倍以內(nèi)，這就使得集成化儀器放大器作為前置放大器時的共模抑制比不可能很高。有同學(xué)試圖在前置放大器的輸入端加上隔直電容（高通網(wǎng)絡(luò)）來避免極化電壓使高增益的前置放大器進入飽和狀態(tài)，但由于信號源的內(nèi)阻高，且兩輸入端不平衡，隔直電容（高通網(wǎng)絡(luò)）使等共模干擾轉(zhuǎn)變?yōu)椴钅８蓴_，結(jié)果適得其反，嚴重地損害了放人器的性能。 為了實現(xiàn)信號的放人，其設(shè)計電路如圖13所示。該電路的主要特點：⑴ 前級采用運放Al和A2組成并聯(lián)型差動放大器。理論上不難證明，存運算放大器為理想的情況下，并聯(lián)型差動放人器的輸入阻抗為無窮人，共模抑制比也為無窮人。更值得一提的是，在理論上并聯(lián)型差動放人器的共模抑制比與電路的外圍電阻的精度和阻值無關(guān)。⑵ 阻容耦合電路放存由并聯(lián)型差動放大器構(gòu)成的前級放大器和由儀器放大器構(gòu)成的后級放大器之間，這樣可為后級儀器放大器提高增益，進而提高電路的共模抑制比提供了條件。同時，南于前置放大器的輸出阻抗很低，同時又采用共模驅(qū)動技術(shù)，避免了阻容耦合電路中的阻、容元件參數(shù)不對稱（匹配）導(dǎo)致的共模干擾轉(zhuǎn)換成差模干擾的情況發(fā)生。⑶ 后級電路采用廉價的儀器放大器，將雙端信號轉(zhuǎn)換為單端信號輸出。由于阻容耦合電路的隔直作用，后級的儀器放大器可以做到很高的增益，進而得到很高的共模抑制比。結(jié)論 本文從電橋放大器的分類入手，詳細闡述了四種常見電橋放大器的基本原理，從單端反相輸入電橋放大器到差動輸入電橋放大器，再到寬偏移電橋放大器，最后介紹了一種線性優(yōu)良的電橋放大器。緊接著給出了電橋放大器的應(yīng)用舉例，具體討論了電橋放大器在實際中的應(yīng)用。最后介紹了電橋放大器的性能改善，主要從電橋輸出非線性的改善和對電源干擾的抑制兩方面進行討論研究。參考文獻： [1] 孫傳友，孫曉斌等．測控電路及裝置[M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2002：67．[2] 劉春明．電阻電橋傳感放大器性能的改善[J]．大連水產(chǎn)學(xué)院學(xué)報，1993，8(4)：4349．[3] 張國雄．測控電路（第四版）[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2012：4244．[4] 夏哲雷．自動穩(wěn)零電橋放大器[J]．自動化與儀表，1993，8(4)：4950．[5] H．J．Kuno and D．L．English．Nonlinear and large signal characteristics of millimeterwave IMPATT amplifiers[J]．IEEE Trans，1973,21(1):703706．[6] 吳道悌．非電量電測技術(shù)（第三版）[M]．西安：西安交通大學(xué)出版社，2004：97112．[7] 朱武，張佳民．用放大器反饋控制消除電橋非線性誤差[J]．光學(xué)精密工程，2007，15(6)：910914．[8] 劉光達，王紅宣．電橋應(yīng)變傳感器信號線性的修正方法[J]．光學(xué)精密工程，1998，6(2)：9599．[9] 文成，秦樹人．應(yīng)變測量中單臂電橋輸出的線性化處理[J]．重慶大學(xué)學(xué)報，2004，27(1)：2931．[10] 鄭旭初，施昭云，施朝華等．超大應(yīng)變測量中輸出線性化問題的解決[J]．實驗力學(xué)，1998，13(2)：257261．[11] 樊德軍，崔仁濤，陳滌．消除傳感器電橋非線性誤差的方法[J]．儀表技術(shù)與傳感器，1998，(4)：3742．[12] 鄭常全，王魯嘉．差分電路實驗中出現(xiàn)的反相現(xiàn)象及其分析[J]．云南大學(xué)學(xué)報，1991，13(1)：8692． [13] Donald A．Neamen．Microelectronics Circuit Analysis and Design[(Third Edition)[M]．New York：The McGrawHill Education Companies,：1321．[14] Harry L. Trietley．Transducers in Mechanical and Electronic Design[M]．New York：Marcel Dekker, Incorporated，1986：3540．[15] 李興毅．輸出電壓無非線性誤差的電橋電路傳感器[J]．物理實驗，2006，26(9)：3032．19
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