检测与转换技术：第6章 信号的放大技术.ppt

HARBIN ENGINEERING UNIVERSITY第第6 6章章 信号放大技术信号放大技术6.1　信号的干扰与噪声　信号的干扰与噪声v6.1.1 6.1.1 基本概念基本概念1.1.干扰与噪声干扰与噪声 什么是噪声？什么是噪声？ 什么是信噪比？什么是信噪比？ 有用信号功率有用信号功率P PS S与与噪声功率噪声功率P PN N 之比，或之比，或有用信号有用信号电压电压U US S与与噪声电压噪声电压U UN N 之比 S/N=10lg(PS/PN)=20lg(US/UN)（dB） 测量中应尽量测量中应尽量提高信噪比，提高信噪比，以减少噪声对测量结以减少噪声对测量结果的影响果的影响2 2、噪声源及干扰源、噪声源及干扰源 (1)(1)机械干扰机械干扰 机械振动或冲击机械振动或冲击使电子元使电子元件发生震动，改变系统的件发生震动，改变系统的电气参数而造成的影响电气参数而造成的影响 处理办法：处理办法：选用专用选用专用减振弹簧减振弹簧- -橡胶橡胶垫脚或吸振橡胶海绵垫垫脚或吸振橡胶海绵垫来来降低系统的谐振频率，吸降低系统的谐振频率，吸收振动的能量，从而减小收振动的能量，从而减小系统的振幅。

系统的振幅 橡胶橡胶 海绵软垫海绵软垫橡胶垫脚及弹簧 频率、振幅均可调节 将被测仪器（如图中的电子天平）固定在振动台上，逐渐增大振幅，测试在不同频率的规定振幅下，产品指标是否变化固定固定振动试验台(2) (2) 湿度及化学干扰湿度及化学干扰 用绝缘漆浸渍过的控制变压器浸漆可防止水分进入线圈内部湿度增加到大于湿度增加到大于65%65% 物体表面附着厚度为物体表面附着厚度为0.01~0.1um0.01~0.1um水膜水膜渗入渗入材料内部材料内部降低绝缘降低绝缘强度强度漏电、击穿和短路漏电、击穿和短路潮湿潮湿 加速加速金属材料腐蚀金属材料腐蚀原电池化学干原电池化学干扰电压扰电压高温度潮湿高温度潮湿使霉菌生长使霉菌生长引起有机材料霉引起有机材料霉烂烂某些化学物品如酸、碱、盐、各种腐蚀性气某些化学物品如酸、碱、盐、各种腐蚀性气体以及盐雾也会造成与潮湿类似的漏电腐蚀体以及盐雾也会造成与潮湿类似的漏电腐蚀现象保护措施：保护措施：浸漆、密封、定期通电加热驱潮等浸漆、密封、定期通电加热驱潮等仪器设备的防潮试验（续）仪器设备的防潮试验（续）“步入式步入式”恒温恒湿房恒温恒湿房（参考（参考江江苏省省计量量测试技技术研究所研究所资资料）料） 体积：体积：25m3 3 ，，温度调节范围：（温度调节范围：（-40～～+80））℃，， 湿度调节范围：（湿度调节范围：（30～～90））%RH 可用于进行大型仪器设备的高低温、恒定湿热、可用于进行大型仪器设备的高低温、恒定湿热、交变湿热试验。

交变湿热试验(3) (3) 热干扰热干扰 热量、温度波动热量、温度波动、、不均匀温度场不均匀温度场对检测装置干扰体现对检测装置干扰体现在以下几个方面：在以下几个方面： 元件参数的变化（温漂）；元件参数的变化（温漂）； 接触热电势干扰；接触热电势干扰； 寿命和耐压等级降低寿命和耐压等级降低 克服热干扰的防护措施：克服热干扰的防护措施： 低温漂元件低温漂元件；；软、硬件温度补偿措施软、硬件温度补偿措施；；低功耗、低发低功耗、低发热元件热元件；；仪器前置输入级远离发热元件仪器前置输入级远离发热元件；；加强散热、加强散热、采用热屏蔽等采用热屏蔽等 （（4 4）） 固有噪声干扰固有噪声干扰 固有噪声固有噪声：电路中，电子元：电路中，电子元件本身产生的具有件本身产生的具有随机性、随机性、宽频带宽频带的噪声 固有噪声源固有噪声源：：电阻热噪声电阻热噪声、、半导体散粒噪声半导体散粒噪声和和接触噪声接触噪声等 固有噪声体现固有噪声体现：从：从喇叭或耳喇叭或耳机中反映机中反映出来；出来；更多更多反映反映在在输出电压的无规律跳变输出电压的无规律跳变上。

上（五）电、磁噪声干扰（五）电、磁噪声干扰 电磁波可以通过电磁波可以通过电网电网以及以及直接辐射直接辐射的形式传播到离的形式传播到离这些噪声源很远的检测装置中在工频输电线附近也存这些噪声源很远的检测装置中在工频输电线附近也存在强大的交变电场，在强电流输电线附近存在干扰磁场在强大的交变电场，在强电流输电线附近存在干扰磁场 电磁干扰的来源：电磁干扰的来源：电磁干扰源分为两大类电磁干扰源分为两大类：自然界干扰源和人为干扰源：自然界干扰源和人为干扰源自然界干扰源：自然界干扰源：地球外层空间的宇宙射电噪声、太阳耀地球外层空间的宇宙射电噪声、太阳耀斑辐射噪声以及大气层的天电噪声后者的能量频谱斑辐射噪声以及大气层的天电噪声后者的能量频谱30MHz30MHz以下，对检测系统的影响较大以下，对检测系统的影响较大人为干扰源：人为干扰源：有意发射干扰源和无意发射干扰源有意发射干扰源和无意发射干扰源 X X光机产生大功率光机产生大功率 高频干扰高频干扰 闪电产生电磁场干扰雷达会产生大功率高频干扰雷达会产生大功率高频干扰 变电站会产生 50Hz的 高 次 谐波干扰电吹风机干扰电视机的演示 两种途径：两种途径： 通过共用的电源通过共用的电源插插座座；以空间；以空间电磁场电磁场传输的方式由电视传输的方式由电视机的天线接收。

机的天线接收3. 3. 干扰的传导模式干扰的传导模式v串模干扰串模干扰( (差模干扰差模干扰) ) 是指叠加在被测信号上的噪声电压串模干扰信号与被测是指叠加在被测信号上的噪声电压串模干扰信号与被测信号在检测回路中所处的地位相同，两者相加作为输入信信号在检测回路中所处的地位相同，两者相加作为输入信号，干扰了系统真正需要检测的输入信号值号，干扰了系统真正需要检测的输入信号值 v共模干扰共模干扰 是两个信号端相对参考点是两个信号端相对参考点所共有的被测信号的参所共有的被测信号的参考地和检测系统的参考地考地和检测系统的参考地之间往往存在一定的电位之间往往存在一定的电位差，这个电位差反映在两差，这个电位差反映在两个信号输入端个信号输入端A A和和B B上是两上是两个大小相等，极性相同信个大小相等，极性相同信号，这种信号称为共模干号，这种信号称为共模干扰 4. 干扰噪声耦合方式干扰噪声耦合方式v耦合耦合是指信号由第一级向第二级传递的过程，一是指信号由第一级向第二级传递的过程，一般不加注明时往往是指交流耦合般不加注明时往往是指交流耦合v传导耦合传导耦合：：在干扰源与敏感设备之间存在有在干扰源与敏感设备之间存在有完整完整的电路连接，电磁干扰通过连接电路从干扰源传的电路连接，电磁干扰通过连接电路从干扰源传输电磁干扰至敏感设备。

输电磁干扰至敏感设备v辐射耦合：辐射耦合：电磁电磁干干扰通过其周围的媒介以电磁波扰通过其周围的媒介以电磁波的形式向外传播，的形式向外传播，干干扰电磁能且按电磁场的规律扰电磁能且按电磁场的规律向周围空间发射向周围空间发射v传导耦合传导耦合(+) 辐射耦合辐射耦合 例如例如 传输线的辐射传输线的辐射/辐射源的传输线响应辐射源的传输线响应 电磁骚扰的耦合途径分类电磁干扰耦合模型电磁干扰耦合模型 C：： 电容耦合电容耦合 L：： 电感耦合电感耦合 Z：： 共阻抗耦合共阻抗耦合 NC：近场耦合：近场耦合 FR：远场辐射：远场辐射v电容耦合电容耦合：又称电场耦合或静电耦合，指电位变：又称电场耦合或静电耦合，指电位变化在干扰源与干扰对象之间引起的静电感应化在干扰源与干扰对象之间引起的静电感应v是由于分布电容的存在而产生的一种耦合方式，是由于分布电容的存在而产生的一种耦合方式，使得一个电路的电荷通过寄生电容影响到另一个使得一个电路的电荷通过寄生电容影响到另一个电路n在上述情况，两电路都必须连接参考地，这样耦合路径才能完整。

在上述情况，两电路都必须连接参考地，这样耦合路径才能完整n但但是是如如果果电电路路未未接接地地，，并并不不意意味味着着没没有有耦耦合合通通路路，，未未接接地地电电路路与与地地之间存在杂散电容，该电容与直接耦合电容串联之间存在杂散电容，该电容与直接耦合电容串联v互感耦合互感耦合：又称磁场耦合是由两电路间的磁场：又称磁场耦合是由两电路间的磁场相互作用所引起的相互作用所引起的v两个电路存在互感时，当干扰源是以电源形式出两个电路存在互感时，当干扰源是以电源形式出现时，此电流所产生的磁场通过互感耦合对邻近现时，此电流所产生的磁场通过互感耦合对邻近信号形成干扰信号形成干扰n值得注意是两个电路之间有无直接连接对耦合没有影响值得注意是两个电路之间有无直接连接对耦合没有影响n无论两个电路对地是隔离还是连接的，感应电压都是相同的无论两个电路对地是隔离还是连接的，感应电压都是相同的v公共阻抗耦合公共阻抗耦合：发生在两个电路的电流流经一个：发生在两个电路的电流流经一个公共阻抗时，一个电路在该阻抗上的电压降会影公共阻抗时，一个电路在该阻抗上的电压降会影响到另一个电路，从而产生干扰噪声响到另一个电路，从而产生干扰噪声。

v常见的公共阻抗有常见的公共阻抗有公共地阻抗公共地阻抗和和电源阻抗电源阻抗两种两种6.1.2 干扰与噪声的抑制技术干扰与噪声的抑制技术噪声传播三要素：干扰源噪声传播三要素：干扰源，，干扰传输通道干扰传输通道和和对干对干扰敏感的接收电路扰敏感的接收电路抑制干扰的措施：抑制干扰的措施：v****消除或抑制干扰源：消除或抑制干扰源：v****切断干扰传递途径：切断干扰传递途径：v****削弱接收电路对干扰的敏感性：削弱接收电路对干扰的敏感性： v屏蔽的目的是屏蔽的目的是隔断场的耦合隔断场的耦合，即，即抑制场的干扰抑制场的干扰v屏蔽的种类：屏蔽的种类：静电屏蔽，电磁屏蔽，磁屏蔽静电屏蔽，电磁屏蔽，磁屏蔽v1.1.静电屏蔽静电屏蔽- -防止静电藕合防止静电藕合v在静电场作用下，导体内部无电力线，即各点等电位在静电场作用下，导体内部无电力线，即各点等电位利利用金属导体的这一性质，并加上接地措施，则静电场的电用金属导体的这一性质，并加上接地措施，则静电场的电力线应在接地金属导体处中断，从而起到隔离电场的作用力线应在接地金属导体处中断，从而起到隔离电场的作用用它可以消除或削弱两电路之间由于寄生分布电容耦合而用它可以消除或削弱两电路之间由于寄生分布电容耦合而产生的干扰。

产生的干扰v2.2.电磁屏蔽电磁屏蔽----防止防止高频高频电磁场的干扰电磁场的干扰v采用导电良好的金属材料做成屏蔽层，利用高频采用导电良好的金属材料做成屏蔽层，利用高频电磁场在屏蔽金属内部产生电涡流，由涡流产生电磁场在屏蔽金属内部产生电涡流，由涡流产生的磁场抵消或减弱干扰磁场的影响，从而达到屏的磁场抵消或减弱干扰磁场的影响，从而达到屏蔽的效果蔽的效果v屏蔽的结构形式：屏蔽的结构形式： 屏蔽罩、屏蔽栅网、屏蔽罩、屏蔽栅网、 屏蔽铜箔、隔离仓和屏蔽铜箔、隔离仓和 导电涂料等屏蔽导电涂料等屏蔽v3.3.磁屏蔽磁屏蔽 利用利用高导磁材料高导磁材料作屏蔽层，将干扰磁通限制在磁阻作屏蔽层，将干扰磁通限制在磁阻很小的磁屏蔽体内，防止很小的磁屏蔽体内，防止低频低频磁通干扰磁通干扰 选材选材：低磁通、高磁导率的铁磁材料低磁通、高磁导率的铁磁材料 为提高效果采用多层屏蔽：为提高效果采用多层屏蔽： 第一层：用低导磁率的铁磁材料，使场强降低；第一层：用低导磁率的铁磁材料，使场强降低； 第二层：用高导磁率的铁磁材料，发挥屏蔽作用第二层：用高导磁率的铁磁材料，发挥屏蔽作用。

6.1.3 接地技术接地技术v1.1.”地地”的种类的种类v信号地：信号地： 是指信号的大小及极性的参考点位是指信号的大小及极性的参考点位v系统地：系统地： 是指系统中电流的公共回路和电压是指系统中电流的公共回路和电压0 0位位参考点v机壳地：机壳地： 是指机壳的电位值是指机壳的电位值v大地：是指地球，也是绝对零位电位点大地：是指地球，也是绝对零位电位点地：在一个电路或系统中用作电压参考的点或等位面地：在一个电路或系统中用作电压参考的点或等位面接地两种含义接地两种含义: :连接到系统基准地（接虚地）连接到系统基准地（接虚地）; ; 连接到大地（接实地）连接到大地（接实地）用途上分：用途上分：抑制干扰接地抑制干扰接地; ;安全接地安全接地v2.2.接地方式接地方式v（（1 1）单点、多点接地）单点、多点接地v（（2 2）混合接地）混合接地6.2 仪用放大器和隔离放大器仪用放大器和隔离放大器v6.2.1 6.2.1 运算放大器应用基础运算放大器应用基础v1.1.集成运算放大器集成运算放大器 集成运算放大器是一种高电压增益、高输入电阻集成运算放大器是一种高电压增益、高输入电阻和低输出电阻的多级直接耦合放大电路，一般由和低输出电阻的多级直接耦合放大电路，一般由四部分组成。

四部分组成左图所示为左图所示为μμA741A741集成运算放大器的芯片实物外形图集成运算放大器的芯片实物外形图 从实物外形图上可看出，从实物外形图上可看出，μμA741A741集成运放有集成运放有8 8个管脚，管脚的排列图、电路图符号如下：个管脚，管脚的排列图、电路图符号如下：1μ μA741A7412876543空脚空脚正电源端正电源端输出端输出端调零端调零端调零端调零端 反相输入端反相输入端同相输入端同相输入端负电源端负电源端集成运放的电路图符号集成运放的电路图符号∞ ∞＋＋＋＋＋＋＋＋－－U0U+U-同相输入同相输入反相输入反相输入∞ ∞＋＋＋＋＋＋＋＋－－+12V输出输出6513724-12V调零电位器调零电位器外部接线图外部接线图（（1 1））理想运算放大器的三个理想运算放大器的三个基本特性基本特性：： ① ①输入的偏置电流为零；输入的偏置电流为零； ② ②开环差动电压增益为无穷大；开环差动电压增益为无穷大；很很很很大大大大: 10: 103 3 ~ 10 ~ 107 7 ③ ③差动输入阻抗为无穷大差动输入阻抗为无穷大几十几十几十几十k k        几百几百几百几百k k  （（2 2））理想运算放大器电路的两条理想运算放大器电路的两条设计定则设计定则：： ① ①理想运算放大器两个输入端之间的电压为零理想运算放大器两个输入端之间的电压为零( (等电位点等电位点) )；； “虚短虚短” u+=u- ② ②理想运算放大器两个输入端都没有电流流入或流出。

理想运算放大器两个输入端都没有电流流入或流出虚断虚断” i+= i- （（3）技术指标）技术指标①①开环增益开环增益：在标准的电源电压和规定的负载电阻条件下，放：在标准的电源电压和规定的负载电阻条件下，放大器开环时输出电压与输入电压之比大器开环时输出电压与输入电压之比 ②②输入失调电压输入失调电压 ：输入电压为零时，为使集成运放的输出电压：输入电压为零时，为使集成运放的输出电压为零，而施加在输入端的补偿电压叫输入失调电压为零，而施加在输入端的补偿电压叫输入失调电压 ③③输入偏置电流：当输出电压为零时，流入放大器两个输入端输入偏置电流：当输出电压为零时，流入放大器两个输入端的电流平均值即为输入偏置电流的电流平均值即为输入偏置电流 输入失调电流：是指在上述情况下二个输入端电流的差值输入失调电流：是指在上述情况下二个输入端电流的差值 ④④温度漂移：放大器的温漂主要由输入失调电压和输入失调电温度漂移：放大器的温漂主要由输入失调电压和输入失调电流引起，输入失调电压温漂是对集成运放电压漂移特性的度流引起，输入失调电压温漂是对集成运放电压漂移特性的度量量, ,输入失调电流温漂是对放大器电流漂移的度量。

输入失调电流温漂是对放大器电流漂移的度量 v⑤ ⑤ 最大差模输入电压：放大器的反相和同相输入端所能最大差模输入电压：放大器的反相和同相输入端所能承受的最大电压值承受的最大电压值v⑥ ⑥ 最大共模输入电压：超过值，将导致运放共模抑制比最大共模输入电压：超过值，将导致运放共模抑制比显著下降显著下降v⑦ ⑦ 差模输入电阻差模输入电阻：运放开环时，两个输入端差模电压的：运放开环时，两个输入端差模电压的变化量与由它所引起的电流变化量之比，称为差模输入电变化量与由它所引起的电流变化量之比，称为差模输入电阻，其值一般在几十千欧到几十兆欧左右阻，其值一般在几十千欧到几十兆欧左右v⑧ ⑧ 开环输出电阻开环输出电阻运放开环时，其输出级输出电阻，表运放开环时，其输出级输出电阻，表示运放的负载驱动能力示运放的负载驱动能力v⑨ ⑨ 全功率带宽在正弦电压作用下，如运放接成单位增全功率带宽在正弦电压作用下，如运放接成单位增益，且处于全功率输出状态，这是继续增加正弦电压频率，益，且处于全功率输出状态，这是继续增加正弦电压频率，当输出信号失真到规定值时对应的正弦频率为全功率带度当输出信号失真到规定值时对应的正弦频率为全功率带度。

（（4））理想运算放大器及其分析依据理想运算放大器及其分析依据1、理想运算放大器、理想运算放大器 Au   ，，CMRR  ，，rid   ，，ro 02、电压传输特性、电压传输特性 uo= f (ui)+Uo(sat)-Uo(sat)ud = u+－－u- uo线性区线性区非线性区非线性区线性区：线性区：uo = Au（（ u+－－－－ u－－－－ ））非线性区：非线性区：u+> u－－－－ 时，时， uo = +Uo(sat) u+< u－－－－ 时，时， uo = －－－－Uo(sat) 3、理想运放工作性区的特点、理想运放工作性区的特点∵∵ uo = Auo（（ u+－－－－ u－－－－ ））∴∴①① 差模输入电压约等于差模输入电压约等于 0 即即 u+= u－－ 称称“虚短虚短” ②② 输入电流约等于输入电流约等于 0 即即 i+= i－－  0 称称“虚断虚断” 电压传输特性电压传输特性 Auo越大，运放的越大，运放的 线性范围越小，必线性范围越小，必 须加负反馈才能使须加负反馈才能使 其工作于线性区。

其工作于线性区∞ ∞u uo ou- -u+ +i+ +i-+ +U Uo(sato(sat) )- -U Uo(sato(sat) )线性区线性区ud= u+－－－－ u－－－－ uo4、理想运放工作在非线性区的特点、理想运放工作在非线性区的特点①① 输出只有两种可能输出只有两种可能 +Uo(sat) 或－或－ Uo(sat) 当当 u+> u－－ 时，时， uo = + Uo(sat) u+< u－－ 时，时， uo = －－ Uo(sat) 不存在不存在 “虚短虚短”现象现象 ②② i+= i－－   0 仍存在仍存在“虚断虚断”现象现象电压传输特性电压传输特性 + +U Uo(sato(sat) )- -U Uo(sato(sat) )非线性区非线性区ud = u+－－－－u－－－－ uo2. 常用常用运算放大器运算放大器v反向放大器反向放大器 结论：结论：结论：结论：①①①① A Af f为负值，即为负值，即为负值，即为负值，即 u uo o与与与与 u ui i 极性相反。

极性相反极性相反极性相反∵∵∵∵ u ui i 加加加加 在反相输入端在反相输入端在反相输入端在反相输入端②②②② A Af f 只与外部电阻只与外部电阻只与外部电阻只与外部电阻 R1R1、、、、RF RF 有关，有关，有关，有关，与运放本身参数无关与运放本身参数无关与运放本身参数无关与运放本身参数无关③③③③ | | A Af f | | 可大于可大于可大于可大于 1 1，也可等于，也可等于，也可等于，也可等于 1 1 或或或或小于小于小于小于 1 1 ④④④④∵∵∵∵ u- = u+u- = u+ = 0 = 0 ，，，， ∴∴∴∴ 反相输入反相输入反相输入反相输入端端端端“ “虚地虚地虚地虚地” ”uo++∞.uiR2RFu+u_––2. 常用常用运算放大器运算放大器v同向放大器同向放大器 结论：结论：结论：结论：①①①① A Af f 为正值，即为正值，即为正值，即为正值，即 u uo o与与与与 u ui i 极性相极性相极性相极性相同∵∵∵∵ u ui i 加在同相输入端加在同相输入端加在同相输入端加在同相输入端。

②②②② A Af f只与外部电阻只与外部电阻只与外部电阻只与外部电阻 R1R1、、、、RF RF 有有有有关，与运放本身参数无关关，与运放本身参数无关关，与运放本身参数无关关，与运放本身参数无关③③③③ A Af f ≥ 1 ≥ 1 ，不能小于，不能小于，不能小于，不能小于 1 1 ④④④④ u- = u+u- = u+ ≠ 0 ≠ 0 ，反相输入端不，反相输入端不，反相输入端不，反相输入端不存在存在存在存在“ “虚地虚地虚地虚地” ”现象∞ ∞..uo oR R2 2R RF Fu u+ +u_u_ui iR R1 1i iF Fi i1 1v加法器加法器 反相加法运算反相加法运算++∞...ui2ui1uoR2RFu+u_Ri1Ri2∞..uoRFu+u_Ri2R1ui1Ri1同同相加法运算相加法运算1、输入电阻低；、输入电阻低；1、输入电阻高；、输入电阻高；反相加法运算电路的特点：反相加法运算电路的特点：同相加法运算电路的特点：同相加法运算电路的特点：2、共模电压低；、共模电压低；3、当改变某一路输入电阻时，对其它路无影响；、当改变某一路输入电阻时，对其它路无影响；2、共模电压高；、共模电压高；3、当改变某一路输入电阻时，对其它路有影响；、当改变某一路输入电阻时，对其它路有影响；v积分器积分器v微分器微分器 C CF F++∞ ∞.uo oR R2 2u u+ +u u_ _。

R R1 1ui ii i1 1i if f+ +– –++∞ ∞.uo oR R2 2u u+ +u_u_ui iR RF FC C1 1i i1 1i if f差动放大器差动放大器 输入信号输入信号 差模信号：大小相等、极性差模信号：大小相等、极性相反相反 增益：增益： 共模信号：大小相等、极性共模信号：大小相等、极性相同相同 增益：增益： 共模抑制比：共模抑制比：差动放大器对差模信号的放大倍数与对共模差动放大器对差模信号的放大倍数与对共模信号的放大倍数之比信号的放大倍数之比 ++∞ ∞...u2 2u1 1uo oR RF Fu u+ +u-u-R R1 1R RF F’ ’R R1 1’ ’v差模放大倍数差模放大倍数v共模放大倍数共模放大倍数++∞ ∞...u2 2u1 1uo oR RF Fu u+ +u-u-R R1 1R RF F’ ’R R1 1’ ’6.2.2 仪用放大器仪用放大器放大器由二级串联前级：放大器由二级串联前级：两个同向放大器，两个同向放大器，对称结构，输入信号对称结构，输入信号加在此处，具有高抑制共模干扰的能力和高输入阻抗。

加在此处，具有高抑制共模干扰的能力和高输入阻抗后级：后级：差动差动放大器，放大器，切断共模干扰的传输，将双端输入方式变换成单端输出方切断共模干扰的传输，将双端输入方式变换成单端输出方式，以适应对地负载的需要式，以适应对地负载的需要 2.集成仪用放大器集成仪用放大器AD612和和AD614测量放大器内部电路测量放大器内部电路6.2.3 6.2.3 隔离放大器隔离放大器v在某些情况下，输入电路与输出电路之间以及放在某些情况下，输入电路与输出电路之间以及放大电路与电源电路之间不能有直接的电路连接，大电路与电源电路之间不能有直接的电路连接，信号的耦合以及电源电能的传递要靠信号的耦合以及电源电能的传递要靠磁路磁路或或光路光路来实现v放大器内部采取这种隔离措施的就叫放大器内部采取这种隔离措施的就叫隔离放大器隔离放大器v隔离放大器不仅具有通用运放的性能，且输入公隔离放大器不仅具有通用运放的性能，且输入公共地和输出公共地之间有良好的绝缘性能共地和输出公共地之间有良好的绝缘性能v隔离放大器的符号隔离放大器的符号v隔离放大器的基本原理隔离放大器的基本原理 隔离放大器由隔离放大器由输入放大器、信号耦合器件、输出输入放大器、信号耦合器件、输出放大器放大器以及以及隔离电源隔离电源等部分组合。

等部分组合v工作过程工作过程 输入放大器是浮空的，输入放大器是浮空的，V Vi i加到输入放大器加到输入放大器( (与信号与信号源共地源共地) ) 放大－放大－> >调制成交流－调制成交流－> >高绝缘性能变压器－高绝缘性能变压器－> >解调成直流－解调成直流－> >输出放大器放大后输出输出放大器放大后输出 输入放大器和输出放大器之间有绝缘性能很好的输入放大器和输出放大器之间有绝缘性能很好的绝缘层隔离绝缘层隔离( (可以是磁，也可以是光可以是磁，也可以是光) )，从而保证，从而保证了共模电压在输入回路中产生电流可忽略，从而了共模电压在输入回路中产生电流可忽略，从而大大提高了共模抑制比大大提高了共模抑制比v隔离放大器按耦合方式的不同，可以分为隔离放大器按耦合方式的不同，可以分为变压器变压器耦合、和耦合、和光电耦合光电耦合v1.载波调制放大器工作原理载波调制放大器工作原理输出浮置电源输入调 制放 大 器耦合变压器输出解 调放 大 器输入－＋Model 277隔离放大器结构框图隔离放大器结构框图 器件关键部分说明：器件关键部分说明：v变换器：变换器：将直流电压变为高频交流电压；将直流电压变为高频交流电压；v高频交流电压作用：高频交流电压作用：v****经变压器耦合至输入部分的交流经变压器耦合至输入部分的交流/直流转换电路，还直流转换电路，还原成原成±15V直流电压，此直流电压作为输入放大器直流电压，此直流电压作为输入放大器A1的的电源，又从电源，又从1、、5脚引出作为隔离电源提供给信号源或其脚引出作为隔离电源提供给信号源或其他悬浮电路使用；他悬浮电路使用；v****送至调制器作为载波供低频信号做幅度调制用；送至调制器作为载波供低频信号做幅度调制用；v****送到解调器作为解调用基准信号；送到解调器作为解调用基准信号；v2.光光电耦合隔离放大器耦合隔离放大器基本原理基本原理发光器件发光器件LED受光器件受光器件光电二极管光电二极管光电三极管光电三极管实现实现 电电 - 光光 - 电电 传输和转换传输和转换+–ce类型、特点和用途类型、特点和用途分类：分类：普通光电耦合器普通光电耦合器线性光电耦合器线性光电耦合器，用作光电开关。

用作光电开关输出随输入成线性比例变化输出随输入成线性比例变化特点：特点： 抗干扰性能好、隔噪声、响应快、寿命长抗干扰性能好、隔噪声、响应快、寿命长用作线性传输时失真小、工作频率高；用作线性传输时失真小、工作频率高；用作光电开关时无机械触点疲劳，可靠性高用作光电开关时无机械触点疲劳，可靠性高用途：用途：实现电平转换、电信号电气隔离实现电平转换、电信号电气隔离应用举例应用举例1. 计算机接口电路示意图计算机接口电路示意图计算机计算机系统系统工业工业系统系统传感传感电路电路执行执行机构机构输入输入输出输出R1R2传输线传输线线性线性光电耦合器光电耦合器功能：功能：（（1）双向数据实时传输；）双向数据实时传输；（（2）隔离，防止现场干扰窜入计算机；）隔离，防止现场干扰窜入计算机；（（3）电平转换，适应计算机和工业系统执行机构要求电平转换，适应计算机和工业系统执行机构要求2. 光耦合器组成的开关电路光耦合器组成的开关电路功能：功能：（（1）实现脉冲传输；）实现脉冲传输；（（2）实现电平转换实现电平转换低电平低电平VCC1低电平低电平高电平高电平低电平低电平高电平高电平v3.光电耦合隔离放大器光电耦合隔离放大器下图中，已知电桥电源电压下图中，已知电桥电源电压V=5VV=5V，，R=100R=100ΩΩ，，RxRx为为100100ΩΩ应变片，应变片，其灵敏度系数为其灵敏度系数为2 2，应变为，应变为0.00.00505，测量放大器，测量放大器AD612AD612共模抑制共模抑制为为120db120db，试计算，试计算AD612AD612的输出电压的输出电压U U0.0.。