電橋放大器的原理及應(yīng)用-資料下載頁(yè)
2025-06-16 16:46本頁(yè)面
【正文】 級(jí)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(yùn)算放大器構(gòu)成前級(jí)處理電路； 普通低溫漂運(yùn)算放大器構(gòu)成多級(jí)放大器會(huì)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(hào)就會(huì)直接影響最后的測(cè)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(yùn)算放大器構(gòu)成差動(dòng)放大器，而構(gòu)成的前級(jí)處理電路；差動(dòng)放人器具有高輸入阻抗，增益高的特點(diǎn)，可以利用普通運(yùn)放(如OP07)做成一個(gè)差動(dòng)放大器。圖13 利用高精度低漂移運(yùn)放設(shè)計(jì)的差動(dòng)放大器一般說(shuō)來(lái)，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(jì)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(shí)，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(shí)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(lái)避免極化電壓使高增益的前置放大器進(jìn)入飽和狀態(tài)，但由于信號(hào)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(yán)重地?fù)p害了放人器的性能。 為了實(shí)現(xiàn)信號(hào)的放人，其設(shè)計(jì)電路如圖13所示。該電路的主要特點(diǎn)：⑴ 前級(jí)采用運(yùn)放Al和A2組成并聯(lián)型差動(dòng)放大器。理論上不難證明，存運(yùn)算放大器為理想的情況下，并聯(lián)型差動(dòng)放人器的輸入阻抗為無(wú)窮人，共模抑制比也為無(wú)窮人。更值得一提的是，在理論上并聯(lián)型差動(dòng)放人器的共模抑制比與電路的外圍電阻的精度和阻值無(wú)關(guān)。⑵ 阻容耦合電路放存由并聯(lián)型差動(dòng)放大器構(gòu)成的前級(jí)放大器和由儀器放大器構(gòu)成的后級(jí)放大器之間，這樣可為后級(jí)儀器放大器提高增益，進(jìn)而提高電路的共模抑制比提供了條件。同時(shí)，南于前置放大器的輸出阻抗很低，同時(shí)又采用共模驅(qū)動(dòng)技術(shù)，避免了阻容耦合電路中的阻、容元件參數(shù)不對(duì)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(jí)電路采用廉價(jià)的儀器放大器，將雙端信號(hào)轉(zhuǎn)換為單端信號(hào)輸出。由于阻容耦合電路的隔直作用，后級(jí)的儀器放大器可以做到很高的增益，進(jìn)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(xì)闡述了四種常見(jiàn)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(dòng)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(shí)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(duì)電源干擾的抑制兩方面進(jìn)行討論研究。參考文獻(xiàn)： [1] 孫傳友，孫曉斌等．測(cè)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(bào)，1993，8(4)：4349．[3] 張國(guó)雄．測(cè)控電路（第四版）[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012：4244．[4] 夏哲雷．自動(dòng)穩(wěn)零電橋放大器[J]．自動(dòng)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(cè)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(dá)，王紅宣．電橋應(yīng)變傳感器信號(hào)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(cè)量中單臂電橋輸出的線性化處理[J]．重慶大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，27(1)：2931．[10] 鄭旭初，施昭云，施朝華等．超大應(yīng)變測(cè)量中輸出線性化問(wèn)題的解決[J]．實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的反相現(xiàn)象及其分析[J]．云南大學(xué)學(xué)報(bào)，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(wú)非線性誤差的電橋電路傳感器[J]．物理實(shí)驗(yàn)，2006，26(9)：3032．19
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