【正文】 ② 消除屏蔽電容的影響 讓屏蔽層不接地，而是由共模電壓驅(qū)動，就可解決共模電壓被分壓的問題，共模電壓就不能轉(zhuǎn)化為差模電壓，故抑制了共模抑制比的下降。 圖 輸入電纜屏蔽電容的影響 當(dāng)屏蔽層接地時，屏蔽電容與輸入電容并聯(lián)構(gòu)成輸入電容 C1=Cx1+Ci1 ，C2=Cx2+Ci2。 （ 3）差動放大器共模抑制能力的進(jìn)一步研究 ① 輸入屏蔽電纜分布電容對電路共模抑制能力的影響 實(shí)際工業(yè)現(xiàn)場的測量，被測信號往往是通過長距離的屏蔽電纜輸入到測量放大器的，在輸入電纜與電纜屏蔽層之間有著可觀的屏蔽電容。 o s 139。o s 139。o s 139。o s 3F39。該電路得優(yōu)點(diǎn)是調(diào)節(jié)增益簡單，但缺點(diǎn)是調(diào)節(jié)特性是非線性的。osF1i n cFidFo )1(C M R R IRVAVAVAV ?????39。os1f39。 R1R1FCFC M R RC M R RC M R RC M R RC M R R????AA ② 運(yùn)算誤差 僅考慮失調(diào)、漂移及共模抑制比等因素時，等效電路圖如圖 。 ???????FF1t2ff1t1RRRRRR ① 基本差動放大器存在的問題 a)輸入電阻 由于存在高阻值電阻問題，基本差動放大器的差模與共模輸入電阻均不可能高。 1）差動放大器 （ 1）基本差動放大器 基本差動放大器電路如圖 。 ?????????0K1x2o1yoo1RVRVVVVyx12o K1VVRRV ????7. 測量放大器 測量放大器廣泛應(yīng)用于各種測量、控制系統(tǒng)中，其作用是放大傳感器輸出的信號，結(jié)構(gòu)形式是多種多樣的。 由圖 當(dāng) ISD1=ISD2時，有 ? ? D2D1D1AD2Ab e 5b e 6b e 4b e 3 VVVVVVVVVV ????????? 圖 四象限變跨導(dǎo)乘法器原理圖 xxxxTS D 2xxTS D 1xxTD2D1 lnlnlnRVIRVIVIRVIVIRVIVVV????????Tb e 3eS33 VVIi ?Tb e 4eS44 VVIi ?故可得 ?????????????????yy43xxxx43 Tb e 4b e 3eRVIiiRVIRVIii VVVxxyy431RVRVIIii ???????????同理可得 可知圖 溫度補(bǔ)償后的線性四象限乘法。為了實(shí)現(xiàn)四象限乘法，設(shè)置了其中Vxos與 Vyos，用于偏置 Vx與 Vy。實(shí)現(xiàn)乘法運(yùn)算的方法很多，它包括對數(shù)反對數(shù)型，變跨導(dǎo)式以及時分割乘法器。 A1是主放大器， T2和熱敏電阻 RT是溫度補(bǔ)償元件，輸入電壓經(jīng)分壓后加到 T2的基極，由于輔助放大器 A2的作用，使對數(shù)管 T1的發(fā)射極電壓與輸入電壓成正比，隨后再由 A1實(shí)現(xiàn)反對數(shù)變換。 圖 電流比的對數(shù)變換 設(shè) I1很小，則 顯然圖示電路實(shí)現(xiàn)了電流比的對數(shù)運(yùn)算。 圖示電路只適用于正極性輸入信號，若要對反極性的輸入信號實(shí)現(xiàn)對數(shù)運(yùn)算，則應(yīng)將對數(shù)晶體管和電源 E的極性反接。 圖 圖中 T T2組成差分對管，溫度特性一致，反向電流相等， RT為熱敏電阻。 p39。因此輸入信號的頻率還不應(yīng)超過， ωn這也就限制了微分器的帶寬。 為了更加接近理想響應(yīng)，獲得更陡的上升沿，可將 ξ選得略小于 1，這時響應(yīng)特性將略有過沖，如圖 。電路為圖 。 以上三類問題，尤其是前兩類問題，如不采用電路上的措施是無法使基本微分器實(shí)用的。 從時域上看，在 ξ1的條件下，基本微分器的傳遞函數(shù)可近似為 設(shè)輸入信號為斜坡電壓 222BWoF)1()()(???????????nnssAsAtv ain ??2ina)(ssV ??輸出為 微分器的時域響應(yīng) 斜坡響應(yīng)為 ?????????????????? ?????? ?? )1(tgs i n111a)( 212Fo ????? ?? tetv ntn)co s1(a)(FBWo2FoBWFFBWtAetv??? ???? ?????????? ????222BWoo)1()(/a)(?????nnssAsV 斜坡響應(yīng)曲線見圖圖 ，很明顯，實(shí)際的斜坡響應(yīng)為指數(shù)衰減振蕩，它與理想情況偏離太大。 為了便于比較將基本微分放大器、運(yùn)算放大器及理想微分放大器的幅頻特性同時繪于圖 。如圖 示。 ???????51FF39。 這些阻容電路的時間常數(shù)相差很大，因而在充電過程中如果停止充電，則各個電容之間需要有一個電荷平衡的過程，之后才會穩(wěn)定于某個數(shù)值上，產(chǎn)生誤差。為了減少此項(xiàng)誤差，應(yīng)加大運(yùn)算放大器的開環(huán)增益 Ao。 ????????????????????????????????????????? ?3Fo2FoFoFooBWFoFin39。 BWGB ??? ? 0)( ?? ?ΦBWGB ??? ? 0)( ?? ?ΦBWGB ??? ? 0)( ?? ?ΦBWGB ??? ? 因此，為減小頻域誤差，輸入信號的角頻率應(yīng)滿足： 結(jié)論：擴(kuò)大積分器的正常工作頻段和減小頻域誤差的主要措施是 提高運(yùn)算放大器的開環(huán)增益帶寬積和開環(huán)增益。此時 ωωGB/Ao，幅度誤差和相位誤差可近似為 111)(2BWo???????????????A????????????????????? ??BWo1BWo1oGB tgtg)(???????AAAΦ 此時，相位誤差呈現(xiàn)滯后誤差，幅度誤差隨頻率增大而增大，顯然這也不是積分器的工作頻段。此時有 ωAoωBW，此時幅度誤差和相位誤差可近似為 111)(2oGB???????????????A?????????? ????oGB1tg)(AΦ 此時，相位誤差為超前誤差，幅度誤差較大。F tgtg2ππ)(AAΦ ?????幅度相對誤差 δ(ω)和相位誤差 ΔΦ(ω)分別為 1111)()()()(2oBW2oGBFF39。 ② 頻域誤差 當(dāng)積分器的輸入信號為正弦信號時，實(shí)際積分器將產(chǎn)生頻域誤差。Fj1)j(???AAA??? 圖 此時積分器猶如一個一階慣性環(huán)節(jié)，其直流增益為 Ao，時間常數(shù)為 AoτF， 與理想積分器相比，存在誤差，該誤差是由開環(huán)增益 Ao的非理想性（不為無窮大）引起的。 )j1)(j1()j(BWooGBo39。 ④ 設(shè)計(jì)自動校零電路補(bǔ)償積分漂移。在 0℃ ～ 70℃ 的溫域內(nèi)通過補(bǔ)償約可將 Ib減少一個數(shù)量級。 圖 補(bǔ)償運(yùn)放偏置電流電路 圖中由電阻 R1向負(fù)輸入端提供電流，以抵消 Ibn。 ② 根據(jù)實(shí)際情況選用適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償條件。osFfoe d1d1 IRVtICtVCRV 首先，“積分漂移”將使積分電容上的初始電荷不為零，從而輕則限定積分時間的長短，重則使放大器進(jìn)入飽和，無法正常進(jìn)行積分運(yùn)算。 ? ? ???? 39。bpp39。osFfoe d1d1 IRVtRIRICRtVCRV令 因此補(bǔ)償電阻的選取與反相放大器不同，其值與偏置電流的比值有關(guān)，這種取值方法理論上可行，而實(shí)際上難以實(shí)現(xiàn)，好在一般對運(yùn)放而言 Ibn≈Ibp，故一般我們?nèi)?Rp=Rf。bpp39。osf39。osFfp39。 o m a xFfm VCRV ??mo m a xFfm π2 VVCRVf ??tCR VttVCRtVCRV ??? c o sds i n1d1FfmmFfinFfo ????? ??2） 積分器的誤差分析 （ 1）失調(diào)和漂移引起的誤差 —— 積分漂移 首先建立等效電路圖如圖 。問： (1)當(dāng)輸入電壓為直流電壓時，輸入電壓的最大值為多少？對積分的時間有何限制？ (2)若輸入電壓為交流電壓 Vin(t)=Vmsinωt時，對信號的頻率有何限制？ 解 1： (1)求輸入電壓的最大值 令 即輸入電壓允許的最大直流電壓為 25V。 電路中同相端的補(bǔ)償電阻 Rp如何取值，也要依據(jù)使運(yùn)放偏置電流的誤差被消除這一原則來選取。 3. 積分放大器 積分在現(xiàn)代測量中有著極其重要的應(yīng)用。 圖 應(yīng)用普通運(yùn)放設(shè)計(jì)的高壓反相放大器 電路的設(shè)計(jì)思想是： 在保證運(yùn)放正負(fù)電源差為 30V的前提下，使運(yùn)放的電源電壓跟隨電路的輸出電壓浮動。 11inininRRRRIVR???11in1in1inRRRRRVRVIII ??????（ 2）提高基本放大器的輸出電壓 普通運(yùn)算放大器所允許的輸出電壓最大為 177。其設(shè)計(jì)思想是： 設(shè)法使反相放大器輸入回路的電流由電路自身提供，則電路向信號源索取的電流將大大減小，相當(dāng)于減小了整個電路的輸入電流，從而提高了電路的輸入電阻。 反饋回路電阻取值方法如下： 此時回路增益為最大值，閉環(huán)增益誤差最小，RF的阻值為最佳值。盡量選擇大增益寬帶積的運(yùn)放，以減少動態(tài)誤差。 c)輸入等效噪聲。其中重點(diǎn)是漂移，因?yàn)槭д{(diào)是可以通過調(diào)零電路加以調(diào)零的，而漂移是無法調(diào)零的，它是運(yùn)算靜態(tài)誤差的主要來源，而減小漂移誤差的主要途徑是選用失調(diào)漂移小的運(yùn)算放大器。 ③ 運(yùn)放的增益帶寬積導(dǎo)致電路的動態(tài)誤差，誤差與增益帶寬積成反比，因此應(yīng)盡量選擇增益帶寬積大的運(yùn)放。 ② 開環(huán)增益、輸入輸出阻抗通過改變回路增益，引起閉環(huán)增益的誤差，從而導(dǎo)致運(yùn)算誤差。 %100%100)( )()( F B Wπ2ooo ?????? ? tfeVtVV（ 2）同相放大器的動態(tài)誤差 與反相放大器相同，同相放大器也存在頻域誤差和時域誤差，且也是由電路的閉環(huán)帶寬的有限性引起的。F )(2||)(ffAfA ???F B WF )( fffΦ ??? ② 時域誤差 當(dāng)反相放大器的輸入信號是瞬變的脈沖信號（階躍信號）時，電路的階躍響應(yīng)特性成為重要的特性。 反相放大器的頻率特性 2F B WFF)(1||)(ffAA???)(tgπ)ω(F B W1F ff????