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1、电子系统设计与实践,集成运放单元电路设计,陈 龙,2020/9/2,电子系统设计与实践,2,提纲,仪器放大器 可编程增益放大器 隔离放大器 精密度整流电路 电压电流转换电路 施密特触发器,2020/9/2,电子系统设计与实践,3,提纲,仪器放大器 可编程增益放大器 隔离放大器 精密度整流电路 电压电流转换电路 施密特触发器,2020/9/2,电子系统设计与实践,4,仪器放大器,仪器放大器，是一种高性能放大器,它一般具有高输入阻抗、高共模抑制比、高增益、高精度、高速等特点,仪器放大器常用在输入级作信号处理。,仪器放大器应用在智能仪表仪器中，仪器放大器电路性能的优劣直接影响到智能仪表仪器能够检测的
2、输入信号范围。,仪器放大器电路的典型结构,2020/9/2,电子系统设计与实践,5,由两级差分放大器电路构成；运放A1 ,A2 为同相差分输入方式，提高了电路的输入阻抗；,仪器放大器电路的典型结构,2020/9/2,电子系统设计与实践,6,A1和A2产生的输出电压,差分输入可以使电路只对差模信号放大,而对共模输入信号只起跟随作用,使得送到后级的差模信号与共模信号的幅值之比(即共模抑制比CMRR) 得到提高。,2020/9/2,电子系统设计与实践,7,如输出级完全对称， 则要求：R4/R6=R7/R5,如R2=R3,R4=R5=R6=R7，则,仪器放大器电路的典型结构,2020/9/2,电子系统
3、设计与实践,8,普通运放构成的仪器放大器,A1和A2级可设计成高增益，而不致引起较大的直流失调； 输出级A3尽量用小电阻，以便减少直流失调（Ib引起的）； R4R7阻值要尽可能相等； A1和A2要选同一芯片上的双运放，利用电路的对称性减少温漂引起的影响。,设计要点:,2020/9/2,电子系统设计与实践,9,实例：INA128,INA129,2020/9/2,电子系统设计与实践,10,实例： INA128,INA129内部结构,2020/9/2,电子系统设计与实践,11,提纲,仪器放大器 可编程增益放大器 隔离放大器 精密度整流电路 电压电流转换电路 施密特触发器,2020/9/2,电子系统设
4、计与实践,12,可编程增益放大器,U0=,用数控电位器构成可编程增益放大器,2020/9/2,电子系统设计与实践,13,实例：数控电位器X9312U,技术参数: Vcc=5V, Ic=1mA R=1k，10k，50k(X9312U)，100k 电位器可调级数:100级, 阻值存贮 按键式3线控制 /CS /INC U/ /D 阻值 L Pulse H 升 L Pulse L 降 H - - 不变,2020/9/2,电子系统设计与实践,14,X9312,2020/9/2,电子系统设计与实践,17,可编程增益放大器PGA204,A1A0=00, G=1； A1A0=01 , G=10； A1A0=
5、10, G=100； A1A0=11, G=1000,2020/9/2,电子系统设计与实践,18,提纲,仪器放大器 可编程增益放大器 隔离放大器 精密度整流电路 电压电流转换电路 施密特触发器,2020/9/2,电子系统设计与实践,19,隔离放大器,隔离放大器是一种输入电路和输出电路之间电气绝缘的放大器，一般采用变压器（用于高频）或光耦合（用于低频）传递信号; 隔离放大器作用是对模拟信号进行隔离，并按照一定的比例放大； 在这个隔离、放大的过程中要保证输出的信号失真要小，线性度、精度、带宽、隔离耐压等参数都要达到使用要求； 对被测对象和数据采集系统予以隔离，从而提高共模抑制比，同时保护电子仪器设
6、备和人身安全； 在工业控制、信号测量、医疗器械 等各个方面获得广泛应用。,2020/9/2,电子系统设计与实践,20,实例：线性光耦隔离放大器TIL300,线性光耦隔离放大器TIL300技术指标： BW: 200kHz VF: 1.25V IFmax: 50mA 隔离电压:3500V 线性度：3,K1=,=,这里K3=1，由手册给定。而IF=1nA20mA。经实测全量程内（02.5V）线性度在0.2%内。,设:,2020/9/2,电子系统设计与实践,22,实例：专用隔离放大器（AD210）,2020/9/2,电子系统设计与实践,23,提纲,仪器放大器 可编程增益放大器 隔离放大器 精密度整流电
7、路 电压电流转换电路 施密特触发器,一般二极管硅管压降为0.7V,锗管为0.3V,肖特基二极管压降为0.2V； 并且从二极管转移特性可知，它是非线性的。,二极管整流电路,精密整流电路的特点,2020/9/2,电子系统设计与实践,25,在实际的交直转换电路中，若直接用二极管整流将造成严重的非线性； 用运放构成有源整流电路，实现精密线性整流； 所整流的信号大小为：0.7V/Av;若取Av=1000，则能对0.7mV的信号进行线性整流是完全可能的。,2020/9/2,电子系统设计与实践,26,反向精密半波整流器,当Ui为正半周时，U0,U00,故D1截止，D2导通。故： 当Ui为负半周时，D1导通，
8、D2截止，故： U0=0,同相精密半波整流器,当Ui0时，为正半周，D1截止，D2导通。Uo= 当Ui0时，为负半周，D1导通，D2截止。Uo=0,2020/9/2,电子系统设计与实践,28,提纲,仪器放大器 可编程增益放大器 隔离放大器 精密度整流电路 电压电流转换电路 施密特触发器,2020/9/2,电子系统设计与实践,29,电压电流转换电路,实用电阻取， s则：,2020/9/2,电子系统设计与实践,30,提纲,仪器放大器 可编程增益放大器 隔离放大器 精密度整流电路 电压电流转换电路 施密特触发器,施密特触发器的应用,2020/9/2,电子系统设计与实践,31,施密特触发器有两个阈值电压，正向阈值电压和负向阈值电压; 正向阈值电压与负向阈值电压之差称为回差电压； 施密特触发器能够把变化缓慢的输入信号整形成边沿陡峭的矩形脉冲； 施密特触发器可应用于滤波，脉冲鉴幅、反相器等电路。 施密特触发器使得的小幅值干扰不会对反相器产生影响，从而避免了误动作的发生。,2020/9/2,电子系统设计与实践,32,反向施密特触发器,当输出电压最大值为13V时 VTH=+5V， VTL=-5V,2020/9/2,电子系统设计与实践,33,同向施密特触发器,当输出电压最大值为13V时 VTH=+5V， VTL=-5V,
