電子系統(tǒng)設計與實踐

1、電子系統(tǒng)設計與實踐,集成運放單元電路設計,陳 龍,2024/3/17,電子系統(tǒng)設計與實踐,2,提綱,儀器放大器可編程增益放大器隔離放大器精密度整流電路電壓電流轉(zhuǎn)換電路施密特觸發(fā)器,2024/3/17,電子系統(tǒng)設計與實踐,3,提綱,儀器放大器可編程增益放大器隔離放大器精密度整流電路電壓電流轉(zhuǎn)換電路施密特觸發(fā)器,2024/3/17,電子系統(tǒng)設計與實踐,4,儀器放大器,儀器放大器，是一種高性能放大器,它一般具有高輸入阻抗

2、、高共模抑制比、高增益、高精度、高速等特點,儀器放大器常用在輸入級作信號處理。,儀器放大器應用在智能儀表儀器中，儀器放大器電路性能的優(yōu)劣直接影響到智能儀表儀器能夠檢測的輸入信號范圍。,儀器放大器電路的典型結(jié)構,2024/3/17,電子系統(tǒng)設計與實踐,5,由兩級差分放大器電路構成；運放A1 ,A2 為同相差分輸入方式，提高了電路的輸入阻抗；,儀器放大器電路的典型結(jié)構,2024/3/17,電子系統(tǒng)設計與實踐,6,A1和A2產(chǎn)生的輸出電壓,差

3、分輸入可以使電路只對差模信號放大,而對共模輸入信號只起跟隨作用,使得送到后級的差模信號與共模信號的幅值之比(即共模抑制比CMRR) 得到提高。,2024/3/17,電子系統(tǒng)設計與實踐,7,如輸出級完全對稱， 則要求：R4//R6=R7//R5,如R2=R3,R4=R5=R6=R7，則,儀器放大器電路的典型結(jié)構,2024/3/17,電子系統(tǒng)設計與實踐,8,普通運放構成的儀器放大器,A1和A2級可設計成高增益，而不致引起較大的直流失調(diào)；

4、輸出級A3盡量用小電阻，以便減少直流失調(diào)（Ib引起的）；R4~R7阻值要盡可能相等；A1和A2要選同一芯片上的雙運放，利用電路的對稱性減少溫漂引起的影響。,,設計要點:,2024/3/17,電子系統(tǒng)設計與實踐,9,實例：INA128,INA129,2024/3/17,電子系統(tǒng)設計與實踐,10,實例： INA128,INA129內(nèi)部結(jié)構,2024/3/17,電子系統(tǒng)設計與實踐,11,提綱,儀器放大器可編程增益放大器隔離放大器精密

5、度整流電路電壓電流轉(zhuǎn)換電路施密特觸發(fā)器,2024/3/17,電子系統(tǒng)設計與實踐,12,可編程增益放大器,U0=,用數(shù)控電位器構成可編程增益放大器,2024/3/17,電子系統(tǒng)設計與實踐,13,實例：數(shù)控電位器X9312U,技術參數(shù):Vcc=5V, Ic=1mAR=1k?，10k?，50k?(X9312U)，100k?電位器可調(diào)級數(shù):100級, 阻值存貯按鍵式3線控制 /CS /INC U

6、/ /D 阻值 L Pulse H 升 L Pulse L 降 H -- -- 不變,2024/3/17,電子系統(tǒng)設計與實踐,14,X9312,,2024/3/17,電子系統(tǒng)設計與實踐,17,可編程增益放大器PGA204,A1A0=00

7、, G=1； A1A0=01 , G=10； A1A0=10, G=100； A1A0=11, G=1000,,2024/3/17,電子系統(tǒng)設計與實踐,18,提綱,儀器放大器可編程增益放大器隔離放大器精密度整流電路電壓電流轉(zhuǎn)換電路施密特觸發(fā)器,2024/3/17,電子系統(tǒng)設計與實踐,19,隔離放大器,隔離放大器是一種輸入電路和輸出電路之間電氣絕緣的放大器，一般采用變壓器（用于高頻）或光耦合（用于低頻）傳遞信號;

8、隔離放大器作用是對模擬信號進行隔離，并按照一定的比例放大；在這個隔離、放大的過程中要保證輸出的信號失真要小，線性度、精度、帶寬、隔離耐壓等參數(shù)都要達到使用要求；對被測對象和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)予以隔離，從而提高共模抑制比，同時保護電子儀器設備和人身安全；在工業(yè)控制、信號測量、醫(yī)療器械 等各個方面獲得廣泛應用。,2024/3/17,電子系統(tǒng)設計與實踐,20,實例：線性光耦隔離放大器TIL300,線性光耦隔離放大器TIL300技術指標：

9、BW: 200kHzVF: 1.25VIFmax: 50mA 隔離電壓:3500V線性度：3‰,,,K1=,,,,=,這里K3=1，由手冊給定。而IF=1nA~20mA。經(jīng)實測全量程內(nèi)（0~2.5V）線性度在0.2%內(nèi)。,,設:,2024/3/17,電子系統(tǒng)設計與實踐,22,實例：專用隔離放大器（AD210）,2024/3/17,電子系統(tǒng)設計與實踐,23,提綱,儀器放大器可編程增益放大器隔離放

10、大器精密度整流電路電壓電流轉(zhuǎn)換電路施密特觸發(fā)器,一般二極管硅管壓降為0.7V,鍺管為0.3V,肖特基二極管壓降為0.2V；并且從二極管轉(zhuǎn)移特性可知，它是非線性的。,,二極管整流電路,精密整流電路的特點,2024/3/17,電子系統(tǒng)設計與實踐,25,在實際的交直轉(zhuǎn)換電路中，若直接用二極管整流將造成嚴重的非線性；用運放構成有源整流電路，實現(xiàn)精密線性整流；所整流的信號大小為：0.7V/Av;若取Av=1000，則能對0.7mV

11、的信號進行線性整流是完全可能的。,2024/3/17,電子系統(tǒng)設計與實踐,26,反向精密半波整流器,當Ui為正半周時，ΔU<0,U0<0,故D1截止，D2導通。故：當Ui為負半周時，D1導通，D2截止，故： U0=0,,同相精密半波整流器,,當Ui>0時，為正半周，D1截止，D2導通。Uo=當Ui<0時，為負半周，D1導通，D2截止。Uo=0,,2024/3/17,電子系統(tǒng)設計與實踐,28,提綱,儀器放大

12、器可編程增益放大器隔離放大器精密度整流電路電壓電流轉(zhuǎn)換電路施密特觸發(fā)器,2024/3/17,電子系統(tǒng)設計與實踐,29,電壓電流轉(zhuǎn)換電路,實用電阻取　Ｒ１＝Ｒ３，Ｒ２＝Ｒ４＋Ｒs　則：,2024/3/17,電子系統(tǒng)設計與實踐,30,提綱,儀器放大器可編程增益放大器隔離放大器精密度整流電路電壓電流轉(zhuǎn)換電路施密特觸發(fā)器,施密特觸發(fā)器的應用,2024/3/17,電子系統(tǒng)設計與實踐,31,施密特觸發(fā)器有兩個閾值電壓，正向閾值

13、電壓和負向閾值電壓;正向閾值電壓與負向閾值電壓之差稱為回差電壓；施密特觸發(fā)器能夠把變化緩慢的輸入信號整形成邊沿陡峭的矩形脈沖；施密特觸發(fā)器可應用于濾波，脈沖鑒幅、反相器等電路。施密特觸發(fā)器使得的小幅值干擾不會對反相器產(chǎn)生影響，從而避免了誤動作的發(fā)生。,2024/3/17,電子系統(tǒng)設計與實踐,32,反向施密特觸發(fā)器,當輸出電壓最大值為±13V時VTH=+5V， VTL=-5V,2024/3/17,電子系統(tǒng)設計與實踐,3