第11章-传感器应用技术(信号调理)-2...ppt

《第11章-传感器应用技术(信号调理)-2...ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第11章-传感器应用技术(信号调理)-2...ppt（117页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、 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

2、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 CF747CF747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、CF3140CF3140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

3、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:1.1.通用运放选用通用运放选用:CF741CF741、TL081/TL082/TL084TL081/TL082/TL084 (分别为单、双、四运放分别为单、双、四运放)；2.2.高输入阻抗型选用高输入阻抗型选用:CF355/CF356/CF357CF355/CF356

4、/CF357,也可以选也可以选用用 TL081/TL082/TL084TL081/TL082/TL084,如果要求单电源供电如果要求单电源供电,可选用可选用 CF3130 CF3130 或或 CF3140CF3140,其中其中CF356/CF357CF356/CF357 也是高速型；也是高速型；3.3.高速型可以选高速型可以选:CF318CF318；低失调电压选低失调电压选:OP-07OP-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 FO07FO07 以及国外的以及国外的 LM741,A741,AD741,MC17

5、41,LM741,A741,AD741,MC1741,HA17741T,HA17741T,PCPC741741 等相同等相同,可以互相代可以互相代换换(其中其中LM741LM741性能稍差性能稍差)。它有它有两种封装两种封装型式型式,即即8 8脚脚圆圆形形封装和封装和8 8脚脚 DIPDIP 封装封装,如如图图5-2-1(a)5-2-1(a)、(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 要求要求双双电电源源供供电电,即供即供电电范范围为围为(3V(3V 18V)18V),典型供典型供电为电为15V15V.一般不要低于

6、士一般不要低于士5V.5V.图图中的中的1OK1OK电电位器位器用于用于调调整放大器的零点整放大器的零点。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,一般可在一般可在大信大信 号放大、号放大、变换变换和和滤滤波波电电路路中中应应用。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 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/CF3242.CF124/CF224/CF324 单电源四

7、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：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；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；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 三个型号的三个型号的基本参数和性能指标都相同基本参数和性能指标都相同,主要差别为主要差别为:与稳定性有关的性能指标与稳定性有关的性能指标,CF124,C

8、F124最高最高,CF324,CF324最低。最低。n 三个型号可以互相代换三个型号可以互相代换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

9、电源供电时:供电范围为供电范围为 1.5V 1.5V 16V16V。可以采用图示方法调零。可以采用图示方法调零。n 单电源供电时单电源供电时:供电电压为供电电压为+3V+3V +32V+32V。可以采用图可以采用图5-2-2(c)5-2-2(c)的正相端输入线路的正相端输入线路:输出电压输出电压U U0 0只可为正只可为正,最小值约最小值约90mV,90mV,最大最大 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-0.3V (V(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

10、级输入级的集成运放的集成运放:CF355,CF356 CF355,CF356 和和 CF357CF357,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1818V V。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

11、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使用运放既可作为高输入阻抗运放使用,也可作高速也可作高速 运放使用。使用时应该注意运放使用。使用时应该注意:n运放的两个输入端中的任何一端运放的两个输入端中的任何一端加上比负共模电压低加上比负共模电压低的的电压时电压时,输出输出电压便电压便倒相倒相,使放大器不受控使放大器不受控(变为高或低并变为高或低并保持不变保持不变)。如果。如果两输入端都加比两输入端都加比负共模电压负共模电压更低的电压更低的电压,集成运放便输出集成运放便输出“高高”。因此在因此在具有正反馈的电路中具有正

12、反馈的电路中,例例如在振荡器和电压比较器中应该如在振荡器和电压比较器中应该限制输入端出现过大的限制输入端出现过大的电压电压,以防止上述现象的发生。以防止上述现象的发生。n在在反相端输入的线性放大器中不会再现上述故障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)运放运放输入电阻大输入电阻大,速度高速度高,供电必须添加去耦电路；供电必须添加去耦电路；运放的使用运放的使用温度范围为温度范围为070070；当当闭环增益大于闭环增益大于5 5时时不要使用不要使用CF357CF357,否则否则会引起自激；会引起自激；与这三种运放与这三种运放相同的国外型号相同

13、的国外型号有有LF355/LF356/LF357,LF355/LF356/LF357,封装封装,外引线排列及应用线路完全相同；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性能指标几乎完全相同于工业品工业品型号型号LF255/256/257LF255/256/257；军用品军用品型号为型号为LF155/156/157LF155/156/157。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

14、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使用时应选用高速运放使用时应选用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使用速度高的通用运放使用,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 -25-25 +85+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

15、线路与CF741CF741的完全相同。的完全相同。TL084TL084是四运放是四运放,其其外引脚排列和应用线路与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应用中应应用中应注意的问题与注意的问题与CF356CF356相似。相似。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),),输入阻抗很高输入阻抗很高,达达101012 12

16、；输入偏流很小输入偏流很小,约约1010pApA；速度也比较高速度也比较高,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(5-2-5(a)a)、(b)(b)、(c)(c)所示。图中所示。图中调零电位器为调零电位器为1 1OK OK 100K100K。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。在单电源供电时在单电源供电时,供电电压可供电电压可为为4V 4V 36V,36V,双电源供电时双电源供电时,供

17、电电压的极限值为供电电压的极限值为1818V V。如果在使用时把如果在使用时把脚脚 8 8 悬空悬空,并且为双电源供电并且为双电源供电,则可以认为则可以认为CF741CF741与与 CF3140CF3140的封装、引脚排列和应用线路的封装、引脚排列和应用线路相同。相同。因此凡是应用因此凡是应用CF741CF741的的 地方均地方均可用可用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,放大器的输出放大器的输出

18、U U0 0也立即变为低也立即变为低,即即:1.1.若采用若采用双电源供电双电源供电,脚脚8 8变为变为V-,V-,则则U U0 0也变为也变为V-V-；2.2.若采用若采用单电源供电单电源供电,脚脚8 8变为地电平变为地电平,则则U U0 0也变为也变为 地电平。地电平。n 若脚若脚8 8悬空悬空,则放大器则放大器正常工作。正常工作。n 图图5-2-5(5-2-5(c)c)中当中当控制脉冲为高时控制脉冲为高时,U U0 0为低；为低；脉冲回到脉冲回到 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 若图中的若图中的反馈电容改为电阻反馈电容改为电阻,则图则图

19、5-2-5(5-2-5(c)c)就变成一就变成一 个个可控放大器可控放大器,此时此时可双电源也可单电源可双电源也可单电源供电。供电。18 CF3140(3)CF3140(3)n使用使用CF3140CF3140时应注意以下问题时应注意以下问题:1)1)CF3140CF3140的输入级是的输入级是MOSEFTMOSEFT,在安装和焊接时在安装和焊接时应按应按 对对MOSEFTMOSEFT的操作方法操作。的操作方法操作。2)2)CF3140CF3140的最大允许差模电压为士的最大允许差模电压为士8 8V V。一般应接保护一般应接保护 电路电路,以免电压过高击穿。以免电压过高击穿。输入回路的电流不要超

20、输入回路的电流不要超 过过1 1mAmA,往往在输入回路和反馈回路往往在输入回路和反馈回路串接限流电阻串接限流电阻,一般不小于一般不小于3.93.9K K 3)3)负载电阻应不小于负载电阻应不小于2 2K,K,否则会使负向输出动态范否则会使负向输出动态范 围变小。围变小。4)4)如果如果输出电流较大输出电流较大,应加散热片。应加散热片。19 CF3140(4)CF3140(4)nCF3130CF3130与与CF3140CF3140相近相近。两者的主要区别是两者的主要区别是:1.CF3140 1.CF3140为内补偿为内补偿,CF3130CF3130需外接补偿电路需外接补偿电路,故故CF3130

21、CF3130使用使用 不如不如CF3140CF3140方便；正由于方便；正由于CF3140CF3140内有一个内有一个1212pFpF的补偿电的补偿电 容容,CF3140CF3140的速度比的速度比CF3130CF3130低。低。CF3140CF3140的的SR=9V/s,SR=9V/s,CF3130 CF3130的的SRSR为为3030V/s V/s。2.2.CF3130 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),应在脚应在脚8 8与脚与脚 1 1间接一个约间接一个约5656pFpF的电容的电容进行频率补偿进行频率补偿,以免自激。以免自激。

22、nCF3130CF3130和和CF3140CF3140的工作温度范围为的工作温度范围为-55-55 +125+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

23、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-17OP-17 速度与速度与 CF357 CF357 相当相当,U UIOSIOS I IIOSIOS 和和UUIOSIOS 大约大约 只有只有CF357CF357的十分之一的十分之一;n封装、引线排列和应用线路与封装、引线排

24、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 10 7070。nOP-27OP-27 U UIOS IOS,U,UIOSIOS 与与OP-07OP-07相近相近;I IIOSIOS 和和 I IIOSIOS 比比 OP-07OP-07的大的大;nOP-27OP-27 噪声电压特别小噪声电压特别小,小于小于OP-07OP-07的十分之一的十分之一;nOP-27OP-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:具有超低偏置电流具有超低偏置电流的

25、单片运算放大器，的单片运算放大器，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：使用了静电计级运放：使用了最新几何形状的介质隔最新几何形状的介质隔 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 的的低偏置电流、高阻抗特性低偏置电流、高阻抗特性已达到、甚已达到、甚 至至超过了超过了专门设计由混合集成电路组成专门设计由混合集成电路组成 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 输入级中的输入级中的低噪声共源低噪声共源-共栅放大器共栅放大器及有关及有关低低 噪声工艺的运用噪声工艺的运用

26、,使使OPA128OPA128能对极微弱的信号进行能对极微弱的信号进行处理处理；n 失调电压和漂移特性达到了很高的水平，一般失调电压和漂移特性达到了很高的水平，一般不不需要调零。需要调零。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）电路进行电路进行调调零。零。调零电位器可在调零电位器可在1 1OK1MOK1M内选用内选用,推荐使用推荐使用100 100 KK。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,大约大约每调正每调正100100mVmV的失调电压的失调电压,其漂移将减小约其漂移将减小约0.30.3V/V/。26OPA128OPA128（2

27、2）n采用介质隔离工艺制造采用介质隔离工艺制造,输入端一般不需要专门输入端一般不需要专门 的保护。的保护。n各种各种高阻抗应用场合高阻抗应用场合,需要需要采取认真的屏蔽措施采取认真的屏蔽措施 以以尽可能减小输入线上的交流干扰：尽可能减小输入线上的交流干扰：建议将建议将 OPA128OPA128的信号输入线接到聚四氟乙烯支架上。的信号输入线接到聚四氟乙烯支架上。n如果如果输入信号线直接焊在印制电路板上，输入信号线直接焊在印制电路板上，必须使必须使 用平行的印制板布线。用平行的印制板布线。图所示为保护输入端图所示为保护输入端 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 OPA

28、128 OPA128（3 3）28OPA128OPA128（4 4）n 屏蔽隔离环屏蔽隔离环将完全环绕将完全环绕运放的输入端和高阻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保护电位所包围自身完全被屏蔽保护电位所包围,以以尽可能减小尽可能减小漏电和噪声干扰。漏电和噪声干扰。n 屏蔽保护环应屏蔽保护环应布设在印制电路板的两个面上。布设在印制电路板的两个面上。29OPA128OPA128（5 5）n 来自来自被接到放大器输入端上的被接到放大

29、器输入端上的电缆因摩擦电缆因摩擦而产生的静电而产生的静电,也是也是一个麻烦的一个麻烦的噪声源噪声源,建议建议使用低噪声电缆。使用低噪声电缆。最佳的解决办法是用尽可能短而硬的线直接最佳的解决办法是用尽可能短而硬的线直接 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,以消除颤噪声以消除颤噪声。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,采用采用先进先进的的CMOSCMOS工艺制成工艺制成。n特点特点:

30、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,性性能极为优越稳定；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。程检测等领域。n 我国的我国的斩波稳零运放有斩波稳零运放有5 5G7650,F7650,G7650,F7650,与国外的与国外的ICL7650ICL7650的内部结构、外引脚排列、功能和参数都相同的内部结构、外引脚排列、功能和参数都相同,可以互相代用。可以互相代用。31n ICL7650ICL7650内部有一个振荡频率为内部有一个振荡频率为200200HzHz的振荡器的振荡器,

31、在在这个这个振荡器控制下运放分节拍工作振荡器控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 第一节拍第一节拍将输入失调将输入失调采集并存采集并存于一个电容器中；于一个电容器中；n 第二节拍采样和放大信号第二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极小故运放总的失调和温漂极小,性能极为优越和稳定。性能极为优越和稳定。n 5 5G7650G7650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

32、稳零原理斩波稳零原理33 n内部有两个运放：内部有两个运放：主放大器主放大器A1A1和辅助放大器和辅助放大器A2A2，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如果如果以反相输入端作为参考点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 正相输入端信号的开环增益正相输入端信号的开环增益分别为分别为A1A1和和A2A2;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 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的第二个反相输入端的第二个反相输入端,A2A2对加于对加于N2N2点点 的

33、信号的增益为的信号的增益为-N2N2。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 (图中未画出振荡器图中未画出振荡器)的控制下的控制下闭合或断开。闭合或断开。1.1.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,SA1SA1和和SA2SA2闭合。闭合。2.2.在在时钟的第二节拍时钟的第二节拍,SB1SB1和和SB2SB

34、2闭合闭合,SA1SA1和和SA2SA2断开断开,放大器的输出为放大器的输出为:U UOUTOUT=AU=AUIN IN+A A1 1U UIOS1IOS135ICL7650(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,V+=3 9V,V-=-3 9V,V-=-3 -9

35、V,-9V,典型值为典型值为 V+=5V,V-=-5VV+=5V,V-=-5V。nIN+,IN-:IN+,IN-:分别为正相输入端和反相输入端。应保证加于此分别为正相输入端和反相输入端。应保证加于此 两端的两端的共模输入电压为共模输入电压为 (V+0.3V)V+0.3V)(V-(V-一一0.30.3V)V)；保证加于此两端保证加于此两端差模电压在差模电压在77V V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1 1OKOK。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

36、,两电容的两电容的 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)或接或接V-V-脚脚(对于对于8 8脚圆形封装脚圆形封装):):1.1.若采用若采用片内振荡器片内振荡器(频率为频率为200200Hz),Hz),可取可取CA=CB=0.1F,CA=CB=0.1F,2.2.采用采用片外振荡器片外振荡器,可视频率低或高适当加大或减小可视频率低或高适当加大或减小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

37、13)13)和内时钟输入和内时钟输入(脚脚12):12):“内内/外外”是采用内部时钟或外部时钟选择端是采用内部时钟或外部时钟选择端:1.1.若若采用外部时钟：采用外部时钟：应把应把“内内/外外”引脚接在引脚接在V-V-上上,并且在并且在“外外时时 钟输入钟输入”端接外部振荡器输出。端接外部振荡器输出。2 2 若采用片内若采用片内200200HzHz时钟信号：时钟信号：应把应把“内内/外外”引脚接引脚接V+V+或悬空或悬空,此时此时“内部时钟输出内部时钟输出(脚脚12)”12)”输出输出200200HzHz脉脉冲冲,可通过观察此波形检查内部时钟电路的工作情况。可通过观察此波形检查内部时钟电路的

38、工作情况。n钳位输出钳位输出:1.1.当当5 5G7650G7650的输出的输出OUTOUT达到达到V+V+或或V-V-时：时：“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 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,实现钳位。实现钳位。2.2.当当5 5G7650G7650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(5-2-

39、11(a)a)是是1414脚脚DIPDIP封装的封装的5 5G7650G7650的连线的连线:这是一个这是一个同相放大器同相放大器,利用片内时钟利用片内时钟,取取CA=CB=0.1F,CA=CB=0.1F,如果需要输出钳位如果需要输出钳位,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(5-2-11(b)b)是是8 8脚圆封装接成脚圆封装接成反相放大器反相放大器的接法的接法: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。这种封装这种封装只可采用片内时钟。只可采用片内时钟。因为时钟频率只有因为时钟频率只有200200Hz,H

40、z,因此因此,5,5G7650G7650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在在有强电或强电磁干扰的环境中有强电或强电磁干扰的环境中,为了防止为了防止电网电压或其它电网电压或其它 电磁干扰电磁干扰损坏测量回路损坏测量回路,通常在输入通道通常在输入通道采用隔离技术。采用隔离技术。n在在生物医疗器械中生物医疗器械中,为了防止漏电为了防止漏电、高压等对人体的意外伤、高压等对人体的意外伤 害害,也常也常采用隔离技术。采用隔离技术。n

41、当在当在很大的共模电压环境中检测微小差模信号时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 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。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 测量差模信号就是这种情况。测量差模信号就是这种情况。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

42、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变压器耦合隔离放大器的型号规格型号规格很多很多,例如例如,1.1.国外的有国

43、外的有ADAD公司公司的的AD202,AD204,AD210,AD202,AD204,AD210,AD293,AD289,AD295,AD298,AD293,AD289,AD295,AD298,2.2.BBBB公司公司的的2 2B50B50等等;3.3.我国的我国的型号有型号有284,284,GF289,BGFO1GF289,BGFO1等。等。GF289GF289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

44、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+15+15V V供电，供电，内部有内部有150150KHzKHz的振荡器的振荡器。振荡器产生的振荡器产生的150150KHzKHz的的方波信号加到方波信号加到隔离变压器隔离变压器的原边。的原边。隔离变压器隔离变压器副边输出的方波送到输入级副边输出的方波

45、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,供输入级使用。供输入级使用。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。n 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没有没有这样做这样做,因为电源振荡器可以与输出级共用一个因为电源振荡器可以与输出级共用一个+15+15V V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n 输

46、入级与输出之间也有一个输入级与输出之间也有一个隔离变压器隔离变压器,这样使这样使输入级与输入级与 输出级之间也是电绝缘的。输出级之间也是电绝缘的。n 采用调制解调原理采用调制解调原理,输入级输入级把信号把信号U UININ用高频信号调制用高频信号调制后后 经隔离变压器传送给输出级。经隔离变压器传送给输出级。n 输出级输出级把调制信号把调制信号解调放大解调放大后后得到输出信号得到输出信号U UOUTOUT 信号信号U UININ的输入端可接地也可悬空。的输入端可接地也可悬空。电阻电阻R RG G是增益调整电阻是增益调整电阻,输入级增益输入级增益G G1 1为：为：G G1 1=1+9=1+9 R

47、 R1 1/(R/(RG G+R R1 1)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 R R1 1是输入级内部反馈回路的一个电阻。是输入级内部反馈回路的一个电阻。改变改变R RG G 可使可使G G1 1在在1 1 10 10 之间变化。之间变化。n W W1 1是输入级的调零电位器是输入级的调零电位器:1.1.需调零需调零,W W1 1的滑动点与脚的滑动点与脚2 2相连相连。2.2.不调零不调零,可把可把W W1 1拆去。拆去。在引脚在引脚3333还输出还输出-13-13V(V(相对于脚相对于脚2),2),以供其它外电路使用。以供其它外电路使用。n 电容电容C C2

48、2用于对用于对-13-13V V滤波。滤波。n 输出级的增益为输出级的增益为 :G:G2 2=1+=1+R RA A/R/RB B 改变改变R RA A/R/RB B就改变了就改变了G G2 2，G G2 2可在可在1 1 100100之间调整。之间调整。整个放大器的增益整个放大器的增益G G为为 G=GG=G1 1 G G2 2=1+9=1+9 R R1 1/(R/(RG G+R R1 1)(1+R)(1+RA A/R/RB B)n 整个放大器的增益可在整个放大器的增益可在1 1 10001000范围内调整。范围内调整。49 AD293AD293用作热电偶信号调理用作热电偶信号调理n W2W

49、2用于调整输出级的零点。如果不需调零用于调整输出级的零点。如果不需调零,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)。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,还可还可利用半导体集成温度传感器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,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5-2-125-2-12 完全相同。完全相同。50AD293AD293用作热电偶信号调理用作

50、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,如果把两个螺钉如果把两个螺钉直接接到脚直接接到脚4 4和脚和脚40,40,则则测得的是工作点与冷端之间的温度差。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,为此为此需把测得的结果加上需把测得的结果加上 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,采用采用LM234LM234进行补偿进行补偿,如图如图5-2-135-2-13所示。所示。nLM234LM234是一种恒流热敏器件是一种恒流热