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代 码 忘 记 了 。 但 可 联 系 电 子 部 4 所 查 询 ) 有 详 细 的 定 义 与 规 定 。 估 计 在 IEC 和 MIL 标 准 中 也 都 有 。简 单 并 基 本 符 合 原 则 要 求 的 测 量 方 法 如 下 : 双 电 源 情 况 时 , 将 被 测 运 放 搭 接 成 一 个 “ 地 电 位 跟 随 器 ”。 既 : 其输 出 端 与 反 向 输 入 端 短 路 连 接 , 同 向 输 入 端 接 地 ( 既 : 正 负 电 源 的 公 共 端 -- 线 路 中 的 参 考 电 位 端 ); 运 放 对 地不 接 负 载 电 阻 -- 既 负 载 电 阻 无 穷 大 。 分 别 测 量 在 规 定 的 输 入 电 源 电 压 条 件 下 的 流 入 或 流 出 电 源 端 子 的 电 源 电 流--- 在 电 源 与 运 放 电 源 端 子 之 间 串 入 ( 低 内 阻 的 ) 电 流 表 。 通 常 ,Icc=Iee。 单 电 源 测 量 时 , 仅 需 将 运 放 同 向 输入 端 连 接 到 一 个 由 另 一 独 立 电 源 形 成 的 (Vcc-Vee)/2 的 独 立 电 位 端 点 ( 以 Vee 为 参 考 点 ), 其 它 不 变 。 供 参考 。(2) 可 以 选 用 圣 邦 微 电 子 的 SGM8524,SGM8524 为 4 通 道 微 功 耗 运 放 , 静 态 电 流 每 通 道 4.7uA, 带 宽150KHz, 轨 到 轨 输 入 输 出 , 工 作 电 压 2.1~5.5V, 工 作 温 度 -40~125 摄 氏 度 。 应 该 可 以 满 足 你 的 要 求 。(2) 谢 谢 ! 想 再 一 下 , 如 果 双 电 源 供 电 , 电 源 不 对 称 , 静 态 电 流 会 怎 样 的 变 化 呢 ?(3) 通 用 电 压 型 运 算 放 大 器 的 内 部 结 构 主 要 由 : 输 入 差 分 级 、 中 间 增 益 级 和 输 出 缓 冲 级 组 成 。 三 级 均 需 设 置 稳定 的 静 态 工 作 点 。 为 此 , 前 级 、 中 间 级 与 末 级 的 偏 置 电 路 多 采 用 恒 流 源 结 构 --- 以 获 得 稳 定 的 静 态 工 作 点 和 优异 的 PSRR( 电 源 抑 制 比 ) 等 特 性 --- 并 由 此 形 成 静 态 电 流 的 主 部 随 电 源 电 压 变 化 不 大 的 高 阻 特 点 。 静 态 电 源电 流 随 电 源 电 压 的 改 变 部 分 , 主 要 由 跨 接 在 Vcc 到 Vee 之 间 、 设 置 恒 流 源 大 小 的 电 阻 分 压 与 基 准 等 部 分 构 成 ,数 值 通 常 约 在 :15K~2M 欧 姆 之 间 。通 过 上 述 分 析 , 可 得 出 如 下 结 论 : 双 电 源 供 电 、 不 论 两 电 源 电 压 是 否 一 致 , 其 两 电 源 端 子 之 间 的 静 态 伏 - 安 特性 基 本 与 单 电 源 的 特 性 一 致 , 并 在 一 定 的 区 间 内 与 晶 体 管 输 出 特 性 曲 线 一 致 , 呈 现 高 阻 特 性 --- 即 曲 线 斜 率 较小 。 也 可 由 此 看 出 , 使 用 晶 体 管 曲 线 特 性 图 示 仪 (C+ 连 接 Vcc,E- 连 接 Vee, 扫 描 极 性 :NPN+, 运 放 其 余 端 子均 开 路 ) 也 可 测 出 近 似 等 效 单 电 源 的 静 态 电 源 电 流 。 由 此 , 可 以 了 解 电 源 电 压 改 变 时 , 运 放 电 源 电 流 的 变 化特 性 。26. 反 相 比 例 放 大 电 路 不 能 工 作问 :我 现 在 电 路 中 用 运 放 是 TLV2772, 反 相 端 输 入 电 阻 是 10K, 反 馈 电 阻 用 的 是 100K, 输 出 竟 然 是 VCC, 变 成了 比 较 电 路 。 把 反 馈 电 阻 变 成 10K 后 , 结 果 正 常 了 ( 能 实 现 反 相 比 例 运 算 )。 请 各 位 前 辈 帮 我 看 看 问 题 出 在哪 里 ?答 :(1) 如 果 反 相 输 入 电 阻 一 直 是 10K 而 反 馈 电 阻 改 变 为 100K 和 10K 时 , 电 路 的 放 大 倍 数 应 分 别 为 10 倍 和 1 倍 ,如 果 输 入 相 同 的 电 压 值 ,10 倍 时 输 出 电 压 可 能 大 于 电 源 电 压 , 放 大 器 饱 和 。 所 以 请 你 同 时 说 明 输 入 电 阻 的 值有 否 改 变 , 以 及 输 入 电 压 的 变 化 范 围 , 以 便 分 析 。(2) 谢 谢 各 位 前 辈 们 的 指 导 , 问 题 查 出 来 了 , 的 确 是 输 出 饱 和 了 。 运 放 工 作 在 非 线 性 状 态 。 刚 开 始 我 有 个 错 误理 解 : 那 就 是 只 要 构 成 负 反 馈 , 运 放 就 工 作 在 线 性 状 态 。 所 以 当 时 测 量 运 放 输 入 两 脚 , 发 现 不 是 虚 短 , 以 为运 放 坏 了 。27. 不 共 地 对 测 量 的 影 响问 :我 需 要 采 集 一 电 桥 输 出 的 差 分 信 号 , 该 电 桥 由 一 15V 电 源 供 电 , 输 出 差 模 电 压 30mV 左 右 , 我 的 采 集 系 统 由另 一 20V 电 源 供 电 , 此 时 采 集 系 统 放 大 器 输 入 端 的 会 可 能 承 受 多 大 共 模 电 压 ? 由 于 这 个 采 集 精 度 要 求 为 万 分之 三 , 在 两 电 源 不 共 地 的 情 况 下 , 是 否 会 影 响 采 集 精 度 。答 :(1) 你 的 理 解 基 本 正 确 。 这 种 应 用 最 好 信 号 调 理 和 传 感 器 部 分 使 用 不 共 地 的 电 源 , 可 以 极 大 减 小 共 模 电 压 的 影电 子 工 程 专 辑 — 为 亚 洲 及 中 国 的 电 子 工 程 师 社 群 提 供 及 分 析 最 新 工 业 和 科 技 趋 势运 算 放 大 器 设 计 与 应 用 — 电 子 工 程 师 必 备 手 册 ( 下 )
响 。在 两 边 共 地 的 情 况 下 , 如 果 共 模 电 压 是 15v/2( 具 体 取 决 于 你 的 传 感 器 ), 共 模 抑 制 比 为 100dB, 则 有 效 的 ( 与差 分 信 号 同 样 被 放 大 ) 共 模 输 入 信 号 为 : 15/2/100000=75uV , 由 于 共 模 电 压 引 起 的 误 差 为 :75uv/30mv=0.25%, 达 不 到 你 要 求 的 0.03% 的 要 求 。(2) 多 些 楼 上 的 回 答 , 但 是 还 有 一 点 , 就 是 如 果 传 感 器 和 信 号 调 理 电 路 不 共 地 的 话 , 传 感 器 输 出 电 压 相 对 于 信号 调 理 电 路 的 绝 对 值 ( 即 共 模 电 压 ) 就 不 能 确 定 是 多 少 了 ( 而 且 这 个 值 是 不 是 应 该 还 会 随 外 界 情 况 变 化 吧 ),就 好 象 用 电 压 表 去 量 两 个 电 源 负 极 的 电 压 差 , 这 个 值 是 不 固 定 的 , 受 外 界 影 响 很 大 , 这 种 情 况 引 起 的 误 差 就不 可 补 偿 了 ( 应 该 可 以 这 么 表 述 吧 )。 如 果 这 个 共 模 电 压 低 于 1V 则 我 以 100db 的 共 模 抑 制 比 将 差 模 电 压 放 大100 倍 就 可 以 误 差 仍 然 在 范 围 以 内 , 显 然 是 有 可 能 超 过 1V。 所 以 在 两 边 不 共 地 情 况 下 希 望 高 手 给 我 点 提 示 看可 以 怎 么 解 决 这 个 问 题 。 题 外 话 , 如 果 采 用 两 边 共 地 的 情 况 这 是 虽 然 相 对 有 较 高 共 模 电 压 但 是 由 于 其 是 以 固定 值 , 所 以 要 补 偿 的 话 相 对 容 易 可 惜 我 的 电 路 不 能 采 用 这 种 共 地 的 形 式 。(3) 共 地 情 况 下 , 传 感 器 输 出 信 号 是 差 分 与 共 模 成 分 并 存 的 , 二 者 同 时 被 调 理 电 路 放 大 , 前 面 已 经 说 过 , 你 的具 体 例 子 不 能 满 足 精 度 要 求 , 你 不 可 能 只 放 大 差 分 信 号 而 不 放 大 共 模 信 号 , 所 能 做 的 就 是 选 用 CMMR 高 的 放大 器 , 加 上 共 模 补 偿 电 路 ( 使 得 差 分 信 号 输 入 为 0 时 调 理 电 路 输 出 也 为 0)。 在 不 共 地 情 况 下 , 设 两 个 地 之 间的 隔 离 电 阻 是 Ziso, 传 感 器 输 出 阻 抗 Zo, 调 理 电 路 输 入 共 模 阻 抗 Zi, 则 输 入 到 调 理 电 路 的 共 模 电 压 为 :INcomm=Vsense_out_cmm*[Zi/(Zo+Zi+Ziso)], 如 果 你 的 信 号 是 DC 或 者 很 低 频 信 号 , 很 容 易 实 现 Ziso>>Zi,比 如 说 Ziso=100Zi, 则 调 理 电 路 输 入 端 的 等 效 共 模 电 压 为 Incomm=1/100 * Vsense_out_cmm, 即 有 效 共 模电 压 成 分 被 压 缩 为 共 地 情 况 的 1/100(40dB), 从 而 无 需 对 共 模 成 份 进 行 补 偿 。(4) 多 谢 帮 忙 , 令 我 对 这 个 问 题 的 看 法 已 经 清 晰 多 了 , 有 一 点 再 请 教 一 下 , 一 般 为 使 测 量 部 分 电 路 对 传 感 器影 响 较 小 , 都 必 须 用 较 大 的 输 入 阻 抗 , 不 然 像 桥 式 电 路 这 样 的 会 出 现 分 流 影 响 了 结 果 比 如 我 选 用 的 仪 用 差分 放 大 器 为 BB 的 INA118, 其 共 模 输 入 阻 抗 为 10e+10 欧 姆 这 么 高 的 输 入 阻 抗 我 想 应 该 比 两 地 隔 离 电 阻 Ziso高 吧 , 这 个 Ziso 我 想 可 以 理 解 为 绝 缘 电 阻 吧 , 在 不 同 环 境 下 ( 温 度 、 湿 度 ) 为 兆 欧 级 的 变 化 , 所 以 可 以 说 是Zi>>Ziso, 根 据 那 个 公 式 INcomm=Vsense_out_cmm*[Zi/(Zo+Zi+Ziso)], INcomm 近 似 为 Vsense_out_cmm,则 其 情 形 与 共 地 测 量 情 况 一 样 了 , 仍 需 作 共 模 补 偿 。(5) 你 的 理 解 也 不 能 说 错 。 不 过 , 你 忽 略 了 很 多 其 他 方 面 的 因 素 :针 对 你 具 体 选 用 的 INA118, 正 如 你 所 注 意 到 的 那 样 , 他 的 输 入 阻 抗 高 达 10Gohm, 但 从 这 点 上 看 似 乎 对 传感 器 电 桥 的 影 响 可 以 忽 略 不 计 。 但 是 , 运 放 的 使 用 也 有 另 外 一 个 需 要 注 意 的 地 方 , 就 是 它 的 输 入 偏 置 电 流 ,Ibias=1na(ty.), 如 果 在 INA118 的 输 入 端 与 地 之 间 没 有 电 阻 , 偏 置 电 流 没 有 泄 放 通 道 , 它 将 在 运 放 极 高 的 输入 阻 抗 上 " 产 生 " 显 著 的 电 压 (Ibias*Zin_comm), 这 个 等 效 为 输 入 放 大 器 的 额 外 共 模 电 压 。 此 外 , 由 于 仪 表运 放 的 非 理 想 对 称 结 构 , 还 存 在 由 失 调 电 流 (Iin_offset,+- 两 输 入 端 的 偏 置 电 流 差 值 ) 在 输 入 阻 抗 上 产 生 的等 效 差 分 输 入 电 压 。 由 于 失 调 电 流 温 漂 和 时 间 漂 移 , 最 终 由 它 引 起 的 等 效 差 分 输 入 电 压 也 是 个 变 数 , 所 以 ,实 际 的 应 用 电 路 中 , 必 须 考 虑 这 些 因 素 。 作 为 一 个 参 考 , 可 以 考 虑 输 入 失 调 电 流 引 起 的 差 分 电 压 跟 失 调 电 压(Vin_offset) 处 于 同 样 水 平 , 对 于 INA118, 可 以 计 算 出 偏 置 电 流 泄 放 通 道 的 等 效 直 流 电 阻 应 满 足 :Rbias=Vin_offset/Iin_offset=10k~100k 范 围 。你 可 以 自 己 画 画 在 不 共 地 情 况 下 的 等 效 电 路 图 , 考 虑 上 面 说 的 引 起 误 差 的 因 素 , 自 然 可 以 评 估 最 后 的 总 误 差 。在 为 运 放 提 供 了 偏 置 电 阻 Rbias(+,- 对 运 放 地 ) 后 , 偏 置 电 阻 对 传 感 器 的 等 效 并 联 阻 抗 为 :Rbias+Ziso,并 非 以 Rbias 数 值 直 接 影 响 电 桥 ! 象 你 这 种 较 高 精 度 测 量 要 求 ( 误 差
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代 码 忘 记 了 。 但 可 联 系 电 子 部 4 所 查 询 ) 有 详 细 的 定 义 与 规 定 。 估 计 在 IEC 和 MIL 标 准 中 也 都 有 。简 单 并 基 本 符 合 原 则 要 求 的 测 量 方 法 如 下 : 双 电 源 情 况 时 , 将 被 测 运 放 搭 接 成 一 个 “ 地 电 位 跟 随 器 ”。 既 : 其输 出 端 与 反 向 输 入 端 短 路 连 接 , 同 向 输 入 端 接 地 ( 既 : 正 负 电 源 的 公 共 端 -- 线 路 中 的 参 考 电 位 端 ); 运 放 对 地不 接 负 载 电 阻 -- 既 负 载 电 阻 无 穷 大 。 分 别 测 量 在 规 定 的 输 入 电 源 电 压 条 件 下 的 流 入 或 流 出 电 源 端 子 的 电 源 电 流--- 在 电 源 与 运 放 电 源 端 子 之 间 串 入 ( 低 内 阻 的 ) 电 流 表 。 通 常 ,Icc=Iee。 单 电 源 测 量 时 , 仅 需 将 运 放 同 向 输入 端 连 接 到 一 个 由 另 一 独 立 电 源 形 成 的 (Vcc-Vee)/2 的 独 立 电 位 端 点 ( 以 Vee 为 参 考 点 ), 其 它 不 变 。 供 参考 。(2) 可 以 选 用 圣 邦 微 电 子 的 SGM8524,SGM8524 为 4 通 道 微 功 耗 运 放 , 静 态 电 流 每 通 道 4.7uA, 带 宽150KHz, 轨 到 轨 输 入 输 出 , 工 作 电 压 2.1~5.5V, 工 作 温 度 -40~125 摄 氏 度 。 应 该 可 以 满 足 你 的 要 求 。(2) 谢 谢 ! 想 再 一 下 , 如 果 双 电 源 供 电 , 电 源 不 对 称 , 静 态 电 流 会 怎 样 的 变 化 呢 ?(3) 通 用 电 压 型 运 算 放 大 器 的 内 部 结 构 主 要 由 : 输 入 差 分 级 、 中 间 增 益 级 和 输 出 缓 冲 级 组 成 。 三 级 均 需 设 置 稳定 的 静 态 工 作 点 。 为 此 , 前 级 、 中 间 级 与 末 级 的 偏 置 电 路 多 采 用 恒 流 源 结 构 --- 以 获 得 稳 定 的 静 态 工 作 点 和 优异 的 PSRR( 电 源 抑 制 比 ) 等 特 性 --- 并 由 此 形 成 静 态 电 流 的 主 部 随 电 源 电 压 变 化 不 大 的 高 阻 特 点 。 静 态 电 源电 流 随 电 源 电 压 的 改 变 部 分 , 主 要 由 跨 接 在 Vcc 到 Vee 之 间 、 设 置 恒 流 源 大 小 的 电 阻 分 压 与 基 准 等 部 分 构 成 ,数 值 通 常 约 在 :15K~2M 欧 姆 之 间 。通 过 上 述 分 析 , 可 得 出 如 下 结 论 : 双 电 源 供 电 、 不 论 两 电 源 电 压 是 否 一 致 , 其 两 电 源 端 子 之 间 的 静 态 伏 - 安 特性 基 本 与 单 电 源 的 特 性 一 致 , 并 在 一 定 的 区 间 内 与 晶 体 管 输 出 特 性 曲 线 一 致 , 呈 现 高 阻 特 性 --- 即 曲 线 斜 率 较小 。 也 可 由 此 看 出 , 使 用 晶 体 管 曲 线 特 性 图 示 仪 (C+ 连 接 Vcc,E- 连 接 Vee, 扫 描 极 性 :NPN+, 运 放 其 余 端 子均 开 路 ) 也 可 测 出 近 似 等 效 单 电 源 的 静 态 电 源 电 流 。 由 此 , 可 以 了 解 电 源 电 压 改 变 时 , 运 放 电 源 电 流 的 变 化特 性 。26. 反 相 比 例 放 大 电 路 不 能 工 作问 :我 现 在 电 路 中 用 运 放 是 TLV2772, 反 相 端 输 入 电 阻 是 10K, 反 馈 电 阻 用 的 是 100K, 输 出 竟 然 是 VCC, 变 成了 比 较 电 路 。 把 反 馈 电 阻 变 成 10K 后 , 结 果 正 常 了 ( 能 实 现 反 相 比 例 运 算 )。 请 各 位 前 辈 帮 我 看 看 问 题 出 在哪 里 ?答 :(1) 如 果 反 相 输 入 电 阻 一 直 是 10K 而 反 馈 电 阻 改 变 为 100K 和 10K 时 , 电 路 的 放 大 倍 数 应 分 别 为 10 倍 和 1 倍 ,如 果 输 入 相 同 的 电 压 值 ,10 倍 时 输 出 电 压 可 能 大 于 电 源 电 压 , 放 大 器 饱 和 。 所 以 请 你 同 时 说 明 输 入 电 阻 的 值有 否 改 变 , 以 及 输 入 电 压 的 变 化 范 围 , 以 便 分 析 。(2) 谢 谢 各 位 前 辈 们 的 指 导 , 问 题 查 出 来 了 , 的 确 是 输 出 饱 和 了 。 运 放 工 作 在 非 线 性 状 态 。 刚 开 始 我 有 个 错 误理 解 : 那 就 是 只 要 构 成 负 反 馈 , 运 放 就 工 作 在 线 性 状 态 。 所 以 当 时 测 量 运 放 输 入 两 脚 , 发 现 不 是 虚 短 , 以 为运 放 坏 了 。27. 不 共 地 对 测 量 的 影 响问 :我 需 要 采 集 一 电 桥 输 出 的 差 分 信 号 , 该 电 桥 由 一 15V 电 源 供 电 , 输 出 差 模 电 压 30mV 左 右 , 我 的 采 集 系 统 由另 一 20V 电 源 供 电 , 此 时 采 集 系 统 放 大 器 输 入 端 的 会 可 能 承 受 多 大 共 模 电 压 ? 由 于 这 个 采 集 精 度 要 求 为 万 分之 三 , 在 两 电 源 不 共 地 的 情 况 下 , 是 否 会 影 响 采 集 精 度 。答 :(1) 你 的 理 解 基 本 正 确 。 这 种 应 用 最 好 信 号 调 理 和 传 感 器 部 分 使 用 不 共 地 的 电 源 , 可 以 极 大 减 小 共 模 电 压 的 影电 子 工 程 专 辑 — 为 亚 洲 及 中 国 的 电 子 工 程 师 社 群 提 供 及 分 析 最 新 工 业 和 科 技 趋 势运 算 放 大 器 设 计 与 应 用 — 电 子 工 程 师 必 备 手 册 ( 下 )
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