第11章-传感器应用技术-2..优秀PPT.ppt

信号调理电路的设计信号调理电路的设计1 n 作用：作用：预处理预处理=滤波滤波+放大放大n 构成：单级或多级构成：单级或多级RCRC或有源或有源滤波器滤波器+放大放大器器(兼具阻抗兼具阻抗 变换、电平变换、电流变换、电平变换、电流电压变换或隔离功能电压变换或隔离功能)n 典型器件：典型器件：通用集成放大器、通用集成放大器、仪用放大器（测量放仪用放大器（测量放大器）大器）、可程控增益测量放大器可程控增益测量放大器、隔离放大器、隔离放大器(磁隔离磁隔离-内含电磁内含电磁 耦合元件、耦合元件、光隔离光隔离-内含光电耦合元件内含光电耦合元件)作用与构成作用与构成2 A.A.常用集成运算放大器常用集成运算放大器n通用集成运放如：通用集成运放如：TL08XTL08X系列、系列、FX24FX24系列、系列、CF741CF741和和 CF747 CF747等；等；n 高高输输入入电电阻型运放如：阻型运放如：CF355/CG356/CF357CF355/CG356/CF357、CF3130CF3130、CF3140 CF3140等；等；n 高速型运放高速型运放 CF318CF318、LH30032LH30032等；等；n 低失低失调电压调电压运放运放 OPO7OPO7等；等；n 高精度运放高精度运放 OP-15OP-15、OP-16OP-16、OP-17OP-17；n 暂暂波波稳稳零运放零运放(低漂移型低漂移型)F7650F7650、HA2900HA2900等；等；n 微功耗型微功耗型 PC253PC253、F3078T(CA3078T)F3078T(CA3078T)等；等；n 高高压压大功率型运放大功率型运放 A791A791等。等。3 建议建议:n 从性能和经济等各方面综合考虑从性能和经济等各方面综合考虑,设计中设计中:n1.1.通用运放选用通用运放选用:CF741:CF741、TL081/TL082/TL084TL081/TL082/TL084n (分别为单、双、四运放分别为单、双、四运放)；n2.2.高输入阻抗型选用高输入阻抗型选用:CF355/CF356/CF357,:CF355/CF356/CF357,也可以选用也可以选用n TL081/TL082/TL084,TL081/TL082/TL084,假如要求单电源供电假如要求单电源供电,n 可选用可选用 CF3130 CF3130 或或 CF3140,CF3140,其中其中CF356/CF357CF356/CF357n 也是高速型；也是高速型；n3.3.高速型可以选高速型可以选:CF318:CF318；低失调电压选；低失调电压选:OP-07:OP-07或或76507650等等4 1.1.CF741CF741通用单运放通用单运放nCF741 CF741 与部与部标标的的 FO07 FO07 以及国外的以及国外的 LM741,A741,AD741,LM741,A741,AD741,MC1741,MC1741,n HA17741T,PC741 HA17741T,PC741 等相同等相同,可以相互代可以相互代换换(其中其中LM741LM741性能稍差性能稍差)。n 它有两种封装型式它有两种封装型式,即即8 8脚脚圆圆形封装和形封装和8 8脚脚 DIP DIP 封装封装,如如图图5-2-1(a)5-2-1(a)、n (b)(b)所示所示,典型典型应应用用电电路如路如图图5-2-1(c)5-2-1(c)所示所示.nCF741 CF741 要求双要求双电电源供源供电电,即供即供电电范范围为围为(3V18V),(3V18V),典型供典型供电电为为15V.15V.n 一般不要低于士一般不要低于士5V.5V.图图中的中的1OK1OK电电位器用于位器用于调调整整放大器的零点。放大器的零点。nCF741 CF741 可用于可用于对对速度要求不太高速度要求不太高,精度也不太高的精度也不太高的场场合合,一般一般可在大信可在大信n 号放大、号放大、变换变换和和滤滤波波电电路中路中应应用。用。nCF741,F007CF741,F007及与其相同的国外型号及与其相同的国外型号,其其补偿电补偿电容装在封装内部容装在封装内部,不需外不需外n 接接补偿电补偿电容。容。5引脚、封装和典型应用引脚、封装和典型应用6 2.CF124/CF224/CF324 2.CF124/CF224/CF324 单电源四电路通用运放单电源四电路通用运放n三种运放的内部结构、封装及引脚排列完全相同三种运放的内部结构、封装及引脚排列完全相同,其中：其中：n CF124 CF124 是军用品是军用品,其工作温度范围为其工作温度范围为-55+125-55+125；n CF224 CF224 是工业用品是工业用品,其工作温度范围是其工作温度范围是-20+85-20+85；n CF324 CF324 是民用品或商用品是民用品或商用品,其工作温度范围为其工作温度范围为070070。n 三个型号的基本参数和性能指标都相同三个型号的基本参数和性能指标都相同,主要差别为主要差别为:n 与稳定性有关的性能指标与稳定性有关的性能指标,CF124,CF124最高最高,CF324,CF324最低。最低。n 三个型号可以相互代换三个型号可以相互代换7 CF324 CF324nCF324 CF324 与我国与我国 F324F324 及国外的及国外的 A324,LM324 A324,LM324 和和 PC324PC324 等的内部等的内部结结构、引构、引线线排列和性能指排列和性能指标标相同。相同。图图5-2-25-2-2 是是 CF324 CF324 的外引脚排列和典型的外引脚排列和典型应应用用电电路。路。8 CF324(1)CF324(1)nCF324 CF324 既可双电源供电既可双电源供电,也可单电源供电。也可单电源供电。n 双电源供电时双电源供电时:供电范围为供电范围为 1.5V 1.5V 16V16V。n 可以接受图示方法调零。可以接受图示方法调零。n 单电源供电时单电源供电时:供电电压为供电电压为+3V +32V+3V +32V。n 可以接受图可以接受图5-2-2(c)5-2-2(c)的正相端输入的正相端输入线路线路:n 输出电压输出电压U0U0只可为正只可为正,最小值约最小值约90mV,90mV,最大最大 n 为为(V+-(V+-1.5V)1.5V)。n 共模输入电压范围为共模输入电压范围为:-0.3V (V+-:-0.3V (V+-1.5V)1.5V)92.2.高输入阻抗运放高输入阻抗运放n结型场效应管结型场效应管(JFET)(JFET)输入级输入级的集成运放的集成运放:CF355,CF356 CF355,CF356 和和 CF357 CF357,具有具有:1.1.约约10101212的输入电阻；的输入电阻；2.2.比较高的速度：比较高的速度：CF355:CF355:转换速率转换速率SR=5V/sSR=5V/s LF356:SR=12V/s LF356:SR=12V/s LF357:SR=50V/s LF357:SR=50V/s。102.2.高输入阻抗运放高输入阻抗运放(1)(1)n运放要求运放要求双电源供电双电源供电,供电电压的供电电压的极限值为极限值为18V18V。n运放的外引脚排列和应用电路的基本形式相同运放的外引脚排列和应用电路的基本形式相同,如图所示。如图所示。112.2.高输入阻抗运放高输入阻抗运放(2)(2)n运放既可作为高输入阻抗运放运用运放既可作为高输入阻抗运放运用,也可作高速也可作高速n 运放运用。运用时应当留意运放运用。运用时应当留意:n运放的两个输入端中的任何一端加上比负共模电运放的两个输入端中的任何一端加上比负共模电压低的电压时压低的电压时,输出电压便倒相输出电压便倒相,使放大器不受控使放大器不受控(变为高或低并保持不变变为高或低并保持不变)。假如两输入端都加比。假如两输入端都加比负共模电压更低的电压负共模电压更低的电压,集成运放便输出集成运放便输出“高高”。因此在具有正反馈的电路中因此在具有正反馈的电路中,例如在振荡器和电例如在振荡器和电压比较器中应当限制输入端出现过大的电压压比较器中应当限制输入端出现过大的电压,以以防止上述现象的发生。防止上述现象的发生。n在反相端输入的线性放大器中不会再现上述故障。在反相端输入的线性放大器中不会再现上述故障。122.2.高输入阻抗运放高输入阻抗运放(3)(3)运放输入电阻大,速度高,供电必需添加去耦电路；运放的运用温度范围为070；当闭环增益大于5时不要运用CF357,否则会引起自激；与这三种运放相同的国外型号有LF355/LF356/LF357,封装,外引线排列及应用线路完全相同；性能指标几乎完全相同于工业品型号LF255/256/257；军用品型号为LF155/156/157。132.2.高输入阻抗运放高输入阻抗运放(4)(4)nTL081,TL082TL081,TL082和和TL084TL084的输入级是的输入级是JFET,JFET,与与CF355/356/357CF355/356/357类似类似,输入电阻也很大输入电阻也很大,并且速度也比较高并且速度也比较高,要求双电源供电。要求双电源供电。nTL081,TL082,TL084TL081,TL082,TL084性能指标不如性能指标不如CF356CF356高高,在用作高输入阻抗在用作高输入阻抗高速运放运用时应选用高速运放运用时应选用CF356CF356而不是而不是TL081,TL081,一般把一般把TL081TL081等当作等当作速度高的通用运放运用速度高的通用运放运用,则绰绰有余。则绰绰有余。nTL081TL081的工作温度范围为的工作温度范围为-25 +85-25 +85。nTL081TL081是单运放是单运放,其外引脚排列和应用线路与其外引脚排列和应用线路与CF741CF741的完全相同。的完全相同。TL084TL084是四运放是四运放,其外引脚排列和应用线路与其外引脚排列和应用线路与CF124/224/324CF124/224/324完完全相同。全相同。TL082TL082是双运放是双运放,其引脚排列如图其引脚排列如图5-2-45-2-4所示。所示。n应用中应留意的问题与应用中应留意的问题与CF356CF356相像。相像。14 TL082TL08215 CF3140nCF3140CF3140：输入级和输出级均为输入级和输出级均为MOSFET(MOSFET(绝缘栅场效应管绝缘栅场效应管),),n 输入阻抗很高输入阻抗很高,达达1012 1012；输入偏流很小；输入偏流很小,约约10pA10pA；速度也比较高速度也比较高,n 常用于积分电路、保持电路等。常用于积分电路、保持电路等。nCF3140 CF3140 的封装、外引线排列和选通放大应用线路如图的封装、外引线排列和选通放大应用线路如图5-2-5-2-5(a)5(a)、(b)(b)、n (c)(c)所示。图中调零电位器为所示。图中调零电位器为1OK 100K1OK 100K。nCF3140 CF3140 既可用于单电源供电既可用于单电源供电,也可用于双电源供电。也可用于双电源供电。n 在单电源供电时在单电源供电时,供电电压可为供电电压可为4V 36V,4V 36V,n 双电源供电时双电源供电时,供电电压的极限值为供电电压的极限值为18V18V。n 假如在运用时把脚假如在运用时把脚 8 8 悬空悬空,并且为双电源供电并且为双电源供电,则可以则可以认为认为CF741CF741与与n CF3140 CF3140的封装、引脚排列和应用线路相同。因此凡是的封装、引脚排列和应用线路相同。因此凡是应用应用CF741CF741的的n 地方均可用地方均可用CF3140CF3140代替。代替。16 CF3140(1)CF3140(1)17 CF3140(2)CF3140(2)nCF3140:CF3140:脚脚8 8是选通端是选通端,当脚当脚8 8为低为低(接近脚接近脚4 4电平电平)时时,n 放大器的输出放大器的输出U0U0也马上变为低也马上变为低,即即:n 1.1.若接受双电源供电若接受双电源供电,脚脚8 8变为变为V-,V-,则则U0U0也变为也变为V-V-；n 2.2.若接受单电源供电若接受单电源供电,脚脚8 8变为地电平变为地电平,则则U0U0也变也变为为n 地电平。地电平。n 若脚若脚8 8悬空悬空,则放大器正常工作。则放大器正常工作。n 图图5-2-5(c)5-2-5(c)中当限制脉冲为高时中当限制脉冲为高时,U0,U0为低；脉冲回到为低；脉冲回到n 低电平低电平,则放大器正常工作则放大器正常工作,为一可控积分器。为一可控积分器。n 若图中的反馈电容改为电阻若图中的反馈电容改为电阻,则图则图5-2-5(c)5-2-5(c)就变成一就变成一n 个可控放大器个可控放大器,此时可双电源也可单电源供电。此时可双电源也可单电源供电。18 CF3140(3)CF3140(3)n运用运用CF3140CF3140时应留意以下问题时应留意以下问题:n 1)CF3140 1)CF3140的输入级是的输入级是MOSEFT,MOSEFT,在安装和焊接时应按在安装和焊接时应按n 对对MOSEFTMOSEFT的操作方法操作。的操作方法操作。n 2)CF3140 2)CF3140的最大允许差模电压为士的最大允许差模电压为士8V8V。一般应接爱。一般应接爱护护n 电路电路,以免电压过高击穿。输入回路的电流不要以免电压过高击穿。输入回路的电流不要超超n 过过1mA,1mA,往往在输入回路和反馈回路串接限流电阻往往在输入回路和反馈回路串接限流电阻,n 一般不小于一般不小于3.9K 3.9K n 3)3)负载电阻应不小于负载电阻应不小于2K,2K,否则会使负向输出动态范否则会使负向输出动态范n 围变小。围变小。n 4)4)假如输出电流较大假如输出电流较大,应加散热片。应加散热片。19 CF3140(4)CF3140(4)nCF3130CF3130与与CF3140CF3140相近。两者的主要区分是相近。两者的主要区分是:n 1.CF3140 1.CF3140为内补偿为内补偿,CF3130,CF3130需外接补偿电路需外接补偿电路,故故CF3130CF3130运用运用n 不如不如CF3140CF3140便利；正由于便利；正由于CF3140CF3140内有一个内有一个12pF12pF的补偿电的补偿电n 容容,CF3140,CF3140的速度比的速度比CF3130CF3130低。低。CF3140CF3140的的SR=9V/s,SR=9V/s,n CF3130 CF3130的的SRSR为为30V/s 30V/s。n 2.CF3130 2.CF3130的脚的脚8 8不是选通端不是选通端,而是补偿端而是补偿端(COMP),(COMP),应应在脚在脚8 8与脚与脚n 1 1间接一个约间接一个约56pF56pF的电容进行频率补偿的电容进行频率补偿,以免自以免自激。激。nCF3130CF3130和和CF3140CF3140的工作温度范围为的工作温度范围为-55 +125-55 +125。nCF3130CF3130和和CF3140CF3140的国外型号分别是的国外型号分别是CA3130CA3130和和CA3140CA3140。20 3.3.低失调低漂移运放低失调低漂移运放OP07OP07n输入失调电压输入失调电压U UIOSIOS 和和输入失调电流输入失调电流I IIOSIOS 很小；很小；n输入失调电压温漂输入失调电压温漂UUIOSIOS 和和输入失调电流温漂输入失调电流温漂IIIOSIOS 很小；很小；n 精度比较高；精度比较高；n 价格不高价格不高,很受欢迎很受欢迎。n 速度比速度比CF741CF741低低,广泛应用于稳定积分、精广泛应用于稳定积分、精 密加法、比较、检波和微弱信号精密放大等密加法、比较、检波和微弱信号精密放大等 21 OP07 OP07；A714A714 224.4.高精度高速运放高精度高速运放OP-17,OP-17,超低噪声超低噪声、高精度、高精度OP-27(OP-37)OP-27(OP-37)nOP-17 OP-17 速度与速度与 CF357 CF357 相当相当,UIOS IIOS,UIOS IIOS 和和UIOS UIOS 大大约约n 只有只有CF357CF357的特别之一的特别之一;n封装、引线排列和应用线路与封装、引线排列和应用线路与CF357CF357的完全相同的完全相同;n工作温度范围为工作温度范围为10 7010 70。nOP-27 UIOS,UIOS OP-27 UIOS,UIOS 与与OP-07OP-07相近相近;IIOS;IIOS 和和 IIOS IIOS 比比n OP-07 OP-07的大的大;nOP-27 OP-27 噪声电压特殊小噪声电压特殊小,小于小于OP-07OP-07的特别之一的特别之一;nOP-27 OP-27 速度高于速度高于OP-07OP-07的的1010倍。倍。235.静电计级放大器静电计级放大器 OPA128OPA128nOPA128:OPA128:具有超低偏置电流的单片运算放大器，具有超低偏置电流的单片运算放大器，n 简化电原理图如下图所示。简化电原理图如下图所示。n静电计级运放：运用了最新几何形态的介质隔静电计级运放：运用了最新几何形态的介质隔n 离场效应管输入级离场效应管输入级-使这种单片运放使这种单片运放n 的低偏置电流、高阻抗特性已达到、甚的低偏置电流、高阻抗特性已达到、甚n 至超过了特地设计由混合集成电路组成至超过了特地设计由混合集成电路组成n 的的 静电计放大器静电计放大器 24OPA128 OPA128 原理图原理图25 OPA128 OPA128（1 1）n 输入级中的低噪声共源输入级中的低噪声共源-共栅放大器及有关低共栅放大器及有关低n 噪声工艺的运用噪声工艺的运用,使使OPA128OPA128能对极微弱的信号进能对极微弱的信号进行处理；行处理；n 失调电压和漂移特性达到了很高的水平，一般不失调电压和漂移特性达到了很高的水平，一般不须要调零。须要调零。n 高精度应用场合高精度应用场合,可按图可按图5-2-75-2-7（b b）电路进行调）电路进行调零。调零电位器可在零。调零电位器可在1OK1M1OK1M内选用内选用,举荐运用举荐运用100 K100 K。n调零后的电路漂移也将有所改善调零后的电路漂移也将有所改善,大约每调正大约每调正100mV100mV的失调电压的失调电压,其漂移将减小约其漂移将减小约0.3V/0.3V/。26OPA128OPA128（2 2）n接受介质隔离工艺制造接受介质隔离工艺制造,输入端一般不须要特地输入端一般不须要特地n 的爱护。的爱护。n各种高阻抗应用场合各种高阻抗应用场合,须要实行细致的屏蔽措施须要实行细致的屏蔽措施n 以尽可能减小输入线上的沟通干扰：建议以尽可能减小输入线上的沟通干扰：建议将将n OPA128 OPA128的信号输入线接到聚四氟乙烯支架的信号输入线接到聚四氟乙烯支架上。上。n假如输入信号线干脆焊在印制电路板上，必需使假如输入信号线干脆焊在印制电路板上，必需使n 用平行的印制板布线。图所示为爱护输入用平行的印制板布线。图所示为爱护输入端端n 的印制板屏蔽环设置和布线方法。的印制板屏蔽环设置和布线方法。27 OPA128 OPA128（3 3）28OPA128OPA128（4 4）n 屏蔽隔离环将完全环绕运放的输入端和高阻屏蔽隔离环将完全环绕运放的输入端和高阻抗的输入引线端抗的输入引线端,并被接到低阻抗的输入端并被接到低阻抗的输入端,再经再经管脚管脚8 8与器件的管壳及衬底短接在一起与器件的管壳及衬底短接在一起,使放大器使放大器自身完全被屏蔽爱护电位所包围自身完全被屏蔽爱护电位所包围,以尽可能减小以尽可能减小漏电和噪声干扰。漏电和噪声干扰。n 屏蔽爱护环应布设在印制电路板的两个面上。屏蔽爱护环应布设在印制电路板的两个面上。29OPA128OPA128（5 5）n 来自被接到放大器输入端上的电缆因摩擦来自被接到放大器输入端上的电缆因摩擦而产生的静电而产生的静电,也是一个麻烦的噪声源也是一个麻烦的噪声源,建议建议运用低噪声电缆。运用低噪声电缆。n 最佳的解决方法是用完可能短而硬的线干最佳的解决方法是用完可能短而硬的线干脆脆n 将信号源焊在放大器的输入端将信号源焊在放大器的输入端,以消退颤噪以消退颤噪声。声。n 封装为封装为TO-99TO-99圆金属壳封装。圆金属壳封装。306.斩波稳零集成运算放大器斩波稳零集成运算放大器 ICL7650(5G7650,F7650)ICL7650(5G7650,F7650)n 第四代集成运放第四代集成运放,接受先进的接受先进的CMOSCMOS工艺制成。工艺制成。n特点特点:超低失调和超低漂移、高增益、高输入阻抗超低失调和超低漂移、高增益、高输入阻抗,性能极为优越稳定；性能极为优越稳定；n 广泛适用于电桥信号放大、测量放大、生物医学工程检测等领域。广泛适用于电桥信号放大、测量放大、生物医学工程检测等领域。n 我国的斩波稳零运放有我国的斩波稳零运放有5G7650,F7650,5G7650,F7650,与国外的与国外的ICL7650ICL7650的内部结构、外的内部结构、外引脚排列、功能和参数都相同引脚排列、功能和参数都相同,可以相互代用。可以相互代用。31n ICL7650 ICL7650内部有一个振荡频率为内部有一个振荡频率为200Hz200Hz的振荡器的振荡器,在在这个振荡器限制下运放分节拍工作这个振荡器限制下运放分节拍工作,每个振荡周期分两每个振荡周期分两个节拍：个节拍：n 第一节拍将输入失调采集并存于一个电容器中；第一节拍将输入失调采集并存于一个电容器中；n 其次节拍采样和放大信号其次节拍采样和放大信号,并将此刻的失调相抵消。并将此刻的失调相抵消。n 故运放总的失调和温漂微小故运放总的失调和温漂微小,性能极为优越和稳定。性能极为优越和稳定。n 5G7650 5G7650的斩波稳零原理可以用图的斩波稳零原理可以用图5-2-95-2-9说明。说明。ICL7650(5G7650,F7650)ICL7650(5G7650,F7650)（1 1）32 斩波稳零原理斩波稳零原理33 n内部有两个运放：主放大器内部有两个运放：主放大器A1A1和协助放大器和协助放大器A2A2，n 每个放大器均有三个输入端。每个放大器均有三个输入端。n假如以反相输入端作为参考点假如以反相输入端作为参考点,两个放大器对于加到两个放大器对于加到n 正相输入端信号的开环增益分别为正相输入端信号的开环增益分别为A1A1和和A2;A2;nN1N1是放大器是放大器A1A1的另一个正相输入端的另一个正相输入端,对于加到对于加到N1N1点的点的n 信号的增益为信号的增益为N1;N1;nN2N2点是放大器点是放大器A2A2的其次个反相输入端的其次个反相输入端,A2,A2对加于对加于N2N2点点n 的信号的增益为的信号的增益为-N2-N2。ICL7650(5G7650,F7650)ICL7650(5G7650,F7650)（2 2）34ICL7650(5G7650,F7650)ICL7650(5G7650,F7650)（3 3）n 开关开关SB1 SB2,SA1SB1 SB2,SA1和和SA2SA2在内部振荡器在内部振荡器n (图中未画出振荡器图中未画出振荡器)的限制下闭合或断开。的限制下闭合或断开。n1.1.在时钟的第一节拍在时钟的第一节拍,开关开关SB1SB1和和SB2SB2断开断开,SA1,SA1和和SA2SA2闭闭合。合。n2.2.在时钟的其次节拍在时钟的其次节拍,SB1,SB1和和SB2SB2闭合闭合,SA1,SA1和和SA2SA2断开断开,n 放大器的输出为放大器的输出为:UOUT=AUIN+A1UIOS1:UOUT=AUIN+A1UIOS135ICL7650(5G7650,F7650)(4)ICL7650(5G7650,F7650)(4)36ICL7650(5G7650,F7650)ICL7650(5G7650,F7650)（5 5）37ICL7650(5G7650,F7650)ICL7650(5G7650,F7650)（6 6）n各管脚功能如下各管脚功能如下:nV+,V-:V+,V-:供电电压正和负供电电压正和负,V+=3 9V,V-=-3 -9V,V+=3 9V,V-=-3 -9V,典型值为典型值为n V+=5V,V-=-5V V+=5V,V-=-5V。nIN+,IN-:IN+,IN-:分别为正相输入端和反相输入端。应保证加分别为正相输入端和反相输入端。应保证加于此于此n 两端的共模输入电压为两端的共模输入电压为 (V+0.3V)(V-(V+0.3V)(V-一一0.3V)0.3V)；n 保证加于此两端差模电压在保证加于此两端差模电压在7V7V以内。以内。nOUT:OUT:输出端。为了得到好的响应输出端。为了得到好的响应,负载电阻应大于负载电阻应大于1OK1OK。nCA,CB:CA,CB:外接电容引脚外接电容引脚,两个电容分别接到两个电容分别接到CACA和和CBCB脚脚,两两电容的电容的n 另一端接在一起再接另一端接在一起再接“返回返回(R)”(R)”脚脚(对于对于1414脚脚DIPDIP封装封装)n 或接或接V-V-脚脚(对于对于8 8脚圆形封装脚圆形封装):):n 1.1.若接受片内振荡器若接受片内振荡器(频率为频率为200Hz),200Hz),可取可取CA=CB=0.1F,CA=CB=0.1F,n 2.2.接受片外振荡器接受片外振荡器,可视频率低或高适当加大或减可视频率低或高适当加大或减小小CACA和和CBCB。38ICL7650(5G7650,F7650)ICL7650(5G7650,F7650)（7 7）n内内/外外(脚脚14)14)、外时钟输入、外时钟输入(脚脚13)13)和内时钟输入和内时钟输入(脚脚12):12):n “内内/外外”是接受内部时钟或外部时钟选择端是接受内部时钟或外部时钟选择端:n 1.1.若接受外部时钟：应把若接受外部时钟：应把“内内/外外”引脚接在引脚接在V-V-上上,并且在并且在“外时外时n 钟输入钟输入”端接外部振荡器输出。端接外部振荡器输出。n 2 2 若接受片内若接受片内200Hz200Hz时钟信号：应把时钟信号：应把“内内/外外”引脚接引脚接V+V+或悬或悬空空,n 此时此时“内部时钟输出内部时钟输出(脚脚12)”12)”输出输出200Hz200Hz脉冲脉冲,n 可通过视察此波形检查内部时钟电路的工作状况。可通过视察此波形检查内部时钟电路的工作状况。n钳位输出钳位输出:1.:1.当当5G76505G7650的输出的输出OUTOUT达到达到V+V+或或V-V-时：时：n “钳位输出钳位输出(脚脚9 9或或5)”5)”与输出端与输出端OUTOUT相连相连,在应用线路中可在应用线路中可n 利用钳位输出信号实现强负反馈利用钳位输出信号实现强负反馈,以限制输出幅度以限制输出幅度,实现钳实现钳位。位。n 2.2.当当5G76505G7650工作于线性区域时工作于线性区域时,钳位输出钳位输出 脚与脚与OUTOUT无关。无关。39ICL7650(5G7650,F7650)ICL7650(5G7650,F7650)（8 8）n 图图5-2-11(a)5-2-11(a)是是1414脚脚DIPDIP封装的封装的5G76505G7650的连线的连线:n 这是一个同相放大器这是一个同相放大器,利用片内时钟利用片内时钟,取取CA=CB=0.1F,CA=CB=0.1F,n 假如须要输出钳位假如须要输出钳位,可把脚可把脚9 9与脚与脚4 4相连相连,否则否则,脚脚9 9悬空即可。悬空即可。n 图图5-2-11(b)5-2-11(b)是是8 8脚圆封装接成反相放大器的接法脚圆封装接成反相放大器的接法:n 脚脚5 5与脚与脚2 2相连相连,实现输出钳位。实现输出钳位。n 这种封装只可接受片内时钟。因为时钟频率只有这种封装只可接受片内时钟。因为时钟频率只有200Hz,200Hz,n 因此因此,5G7650,5G7650只在直流或超低频应用中才能体现其优越性。只在直流或超低频应用中才能体现其优越性。40ICL7650(5G7650,F7650)ICL7650(5G7650,F7650)（9 9）417.隔离放大器隔离放大器n在有强电或强电磁干扰的环境中在有强电或强电磁干扰的环境中,为了防止电网电压或其它为了防止电网电压或其它n 电磁干扰损坏测量回路电磁干扰损坏测量回路,通常在输入通道接受隔离技术。通常在输入通道接受隔离技术。n在生物医疗器械中在生物医疗器械中,为了防止漏电、高压等对人体的意外伤为了防止漏电、高压等对人体的意外伤n 害害,也常接受隔离技术。也常接受隔离技术。n当在很大的共模电压环境中检测微小差模信号时当在很大的共模电压环境中检测微小差模信号时,往往也先往往也先n 把共模信号隔离掉把共模信号隔离掉,留下差模信号进行测量。留下差模信号进行测量。n 例如例如,被测现场与测量仪器之间地电位差很大的条件下被测现场与测量仪器之间地电位差很大的条件下 n 测量差模信号就是这种状况。测量差模信号就是这种状况。n实现隔离的一种很有用的器件是隔离放大器。实现隔离的一种很有用的器件是隔离放大器。427.隔离放大器隔离放大器(1)(1)n 隔离放大器是隔离放大器是输入级与输出级间电绝缘输入级与输出级间电绝缘的放大器。的放大器。隔离放大器可分为两大类隔离放大器可分为两大类:1.1.电磁耦合隔离放大器电磁耦合隔离放大器,也称为变压器耦合隔离放大器也称为变压器耦合隔离放大器;2.2.光电耦合隔离放大器。光电耦合隔离放大器。n 两种隔离放大器各有特点两种隔离放大器各有特点:1.1.变压器耦合隔离放大器变压器耦合隔离放大器有比光电耦合隔离放大器有比光电耦合隔离放大器 更高的精度更高的精度(可达到可达到0.01%),0.01%),2.2.变压器耦合隔离放大器变压器耦合隔离放大器速度比光电耦合隔离速度比光电耦合隔离 放大器慢。放大器慢。437.1变压器耦合隔离放大器变压器耦合隔离放大器n变压器耦合隔离放大器的型号规格很多变压器耦合隔离放大器的型号规格很多,例如例如,n 1.1.国外的有国外的有ADAD公司的公司的AD202,AD204,AD210,AD202,AD204,AD210,n AD293,AD289,AD295,AD298,AD293,AD289,AD295,AD298,n 2.BB 2.BB公司的公司的2B502B50等等;n 3.3.我国的型号有我国的型号有284,GF289,BGFO1284,GF289,BGFO1等。等。n GF289 GF289的性能与的性能与AD289AD289的性能相近。的性能相近。447.1变压器耦合隔离放大器变压器耦合隔离放大器(1)(1)n 变压器耦合隔离放大器的工作原理：变压器耦合隔离放大器的工作原理：n 变压器耦合隔离放大器的品种繁多性能各异变压器耦合隔离放大器的品种繁多性能各异,它们的它们的 基本工作基本工作 原理相同。原理相同。以隔离放大器以隔离放大器AD293AD293为例为例:如图如图5-2-125-2-12所示所示,隔离放大器隔离放大器AD293AD293由由三部分组成三部分组成:电源振荡器、输入级和输出级。电源振荡器、输入级和输出级。45 电源振荡器电源振荡器:由外部由外部+15V+15V供电，内部有供电，内部有150KHz150KHz的振荡器。的振荡器。振荡器产生的振荡器产生的150KHz150KHz的方波信号加到隔离变压器的原边。的方波信号加到隔离变压器的原边。隔离变压器副边输出的方波送到输入级隔离变压器副边输出的方波送到输入级,在输入级在输入级 方波被整流、滤波和稳压方波被整流、滤波和稳压,供输入级运用。供输入级运用。电源振荡器与输入级是电绝缘的。电源振荡器与输入级是电绝缘的。也可以用此隔离变压器对输出级供电。不过也可以用此隔离变压器对输出级供电。不过AD293AD293没有这样做没有这样做,因因为电源振荡器可以与输出级共用一个为电源振荡器可以与输出级共用一个+15V+15V电压。电压。7.1变压器耦合隔离放大器变压器耦合隔离放大器(2)(2)467.1变压器耦合隔离放大器变压器耦合隔离放大器(3)(3)477.1变压器耦合隔离放大器变压器耦合隔离放大器(4)(4)输入级和输出级输入级和输出级 输入级与输出之间也有一个隔离变压器输入级与输出之间也有一个隔离变压器,这样使输入级与这样使输入级与 输出级之间也是电绝缘的。输出级之间也是电绝缘的。接受调制解调原理接受调制解调原理,输入级把信号输入级把信号UINUIN用高频信号调制后用高频信号调制后 经隔离变压器传送给输出级。经隔离变压器传送给输出级。输出级把调制信号解调放大后得到输出信号输出级把调制信号解调放大后得到输出信号UOUTUOUT 信号信号UINUIN的输入端可接地也可悬空。电阻的输入端可接地也可悬空。电阻RGRG是增益调整电阻是增益调整电阻,输入级增益输入级增益G1G1为：为：G1=1+9 R1/(RG+R1)G1=1+9 R1/(RG+R1)487.1变压器耦合隔离放大器变压器耦合隔离放大器(5)(5)n R1 R1是是输输入入级级内部反内部反馈馈回路的一个回路的一个电电阻。阻。n 变变更更RG RG 可使可使G1G1在在1 10 1 10 之之间变间变更。更。n W1 W1是是输输入入级级的的调调零零电电位器位器:1.:1.需需调调零零,W1,W1的滑的滑动动点与脚点与脚2 2相相连连。n 2.2.不不调调零零,可把可把W1W1拆去。在引脚拆去。在引脚3333还输还输出出-13V(-13V(相相对对于脚于脚2),2),n 以供其它外以供其它外电电路运用。路运用。n 电电容容C2C2用于用于对对-13V-13V滤滤波。波。n 输输出出级级的增益的增益为为:G2=1+RA/RB :G2=1+RA/RB 变变更更RA/RBRA/RB就就变变更了更了G2G2，n G2 G2可在可在1 1001 100之之间调间调整。整个放大器的增益整。整个放大器的增益G G为为n G=G1 G2=1+9 R1/(RG+R1)(1+RA/RB)G=G1 G2=1+9 R1/(RG+R1)(1+RA/RB)n 整个放大器的增益可在整个放大器的增益可在1 10001 1000范范围围内内调调整。整。49 AD293AD293用作热电偶信号调理用作热电偶信号调理n W2 W2用于调整输出级的零点。假如不需调零用于调整输出级的零点。假如不需调零,可把可把W2W2拆去。拆去。n 电容电容C6C6用于对输出进一步滤波用于对输出进一步滤波(输出级内部已有滤波电路输出级内部已有滤波电路)。n nAD293AD293在用作热电偶的信号放大时在用作热电偶的信号放大时,n 还可利用半导体集成温度传感器还可利用半导体集成温度传感器LM234LM234进行冷端补偿进行冷端补偿,n 如图如图5-2-135-2-13所示。所示。n图中画出输入和冷端补偿部分图中画出输入和冷端补偿部分,其余部分与图其余部分与图5-2-125-2-12n 完全相同。完全相同。50AD293AD293用作热电偶信号调理用作热电偶信号调理(1)(1)51AD293AD293用作热电偶信号调理用作热电偶信号调理(2)(2)n在图在图5-2-135-2-13中中,假如把两个螺钉干脆接到脚假如把两个螺钉干脆接到脚4 4和脚和脚40,40,n 则测得的是工作点与冷端之间的温度差。则测得的是工作点与冷端之间的温度差。n 但现在要测量的是工作点的温度但现在要测量的是工作点的温度,为此需把测得的结为此需把测得的结果加上果加上n 冷端的温度冷端的温度,即对冷端进行补偿即对冷端进行补偿,为此为此,接受接受LM234LM234进进行补偿行补偿,n 如图如图5-2-135-2-13所示。所示。nLM234LM234