數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設計第四章2測量放大器第一頁，共67頁。4.1概述4.2測量放大器的電路原理4.3測量放大器的主要技術指標第4章

測量放大器(InstrumentationAmplifiers)4.4測量放大器集成芯片4.5測量放大器的使用第二頁，共67頁。4.1概述復習第三頁，共67頁。復習第四頁，共67頁。復習第五頁，共67頁。復習第六頁，共67頁。第4章測量放大器第七頁，共67頁。第4章測量放大器第八頁，共67頁。第4章測量放大器第九頁，共67頁。第4章測量放大器第十頁，共67頁。第4章測量放大器4.2測量放大器的電路原理

電路原理如圖4.1所示。第十一頁，共67頁。4.2

測量放大器的電路原理

有兩級運放第一級：兩個同相放大器A1、A2

輸入阻抗高。第二級：普通差動放大器A3Ui1Ui2+-A1

-+A2RGR1R2R3-+A3R4UOU3U4R5R6圖4.1測量放大器原理電路IG第十二頁，共67頁。4.2

測量放大器的電路原理

Ui1Ui2+-A1

-+A2RGR1R2R3-+A3R4UOU3U4R5R6IGUi1Ui2IGIGU5U5第十三頁，共67頁。4.2

測量放大器的電路原理

Ui1Ui2+-A1

-+A2RGR1R2R3-+A3R4UOU3U4R5R6IGUi1Ui2IGIGU5U5第十四頁，共67頁。4.2

測量放大器的電路原理

兩個技術問題：測量放大器的增益

由上式可知，調(diào)節(jié)外接電阻的大小，可以改變測量放大器的增益。第十五頁，共67頁?？构材８蓴_能力⑴對直流共模信號，其抑制比為無窮大。⑵對交流共模信號，由于輸入信號的傳輸線存在線阻Ri1、Ri2和分布電容C1、

C2，Ri1

C1、Ri2C2分別對地構成回路。

4.2

測量放大器的電路原理

如圖4.2所示。第十六頁，共67頁。輸入信號的共模分量傳給屏蔽體輸入保護電路4.2

測量放大器的電路原理

當Ri1

C1≠Ri2C2時，交流共模信號在兩運放輸入端產(chǎn)生分壓Ui1′、Ui2′，Ui1≠Ui2，所以IG

≠0，對輸入信號產(chǎn)生干擾。Ui1Ri1Ui2Ri2R3R1R4A3-+R6R2UOR5RGR2′R1′圖4.2交流共模干擾影響及抑制方法A4+-A1+-A2-+C1C2抑制交流共模信號干擾措施：在其輸入端接一個輸入保護電路，并將信號線屏蔽。

當R1′=R2′時，由于屏蔽層和信號線間對交流共模信號是等電位的，故C1

、

C2

的分壓作用不存在，從而降低共模干擾的影響。第十七頁，共67頁。4.2

測量放大器的電路原理

第十八頁，共67頁。4.2

測量放大器的電路原理

4.3測量放大器的主要技術指標

1.非線性度(Nonlinearity)非線性度——放大器實際輸出輸入關系曲線與理想直線的偏差。非線性度與增益有關，且對數(shù)據(jù)采集精度影響很大。第十九頁，共67頁。4.2

測量放大器的電路原理

第二十頁，共67頁。4.2

測量放大器的電路原理

2.溫漂(Temperaturedrift)溫漂——測量放大器輸出電壓隨溫度變化的程度。例如：一個溫漂2V/℃的測量放大器，當增益為1000時，測量放大器的輸出電壓產(chǎn)生約20mV的變化。這個數(shù)字相當于12位A／D轉換器在滿量程為10V的8個LSB值。第二十一頁，共67頁。4.2

測量放大器的電路原理

應盡量選擇溫漂小的測量放大器。3.建立時間（SettingTime）建立時間——指從階躍信號驅(qū)動瞬間至測量放大器輸出電壓達到并保持在給定誤差范圍內(nèi)所需的時間。第二十二頁，共67頁。放大器輸出電壓4.2

測量放大器的電路原理

tUtU驅(qū)動信號建立時間誤差上偏差誤差下偏差

當增益>200時，為達到誤差范圍0.01%，往往要求建立時間為50s～100s。第二十三頁，共67頁。4.2

測量放大器的電路原理

4.恢復時間恢復時間——指放大器撤除驅(qū)動信號瞬間至放大器由飽和狀態(tài)恢復到最終值所需的時間。放大器的建立時間和恢復時間直接影響數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的采樣速率。第二十四頁，共67頁。4.2

測量放大器的電路原理

5.擺率（SlewRate）6.輸入阻抗第二十五頁，共67頁。4.2

測量放大器的電路原理

7.電源引起的失調(diào)（OffsetVoltage）電源引起的失調(diào)——電源電壓每變化1%，引起放大器的漂移電壓值。該指標則是設計系統(tǒng)穩(wěn)壓電源的主要依據(jù)之一。第二十六頁，共67頁。4.2

測量放大器的電路原理

8.帶寬

第二十七頁，共67頁。4.2

測量放大器的電路原理

9.共模抑制比

第二十八頁，共67頁。4.2

測量放大器的電路原理

第二十九頁，共67頁。4.2

測量放大器的電路原理

第三十頁，共67頁。4.2

測量放大器的電路原理

第三十一頁，共67頁。4.2

測量放大器的電路原理

第三十二頁，共67頁。第4章測量放大器4.4測量放大器集成芯片

(a).Burr-Brown公司已被TI收購。

INA118(b).AD(AnalogDevice)公司

AD521AD522AD620(c).MAXIM美信公司

MAX4208(d).NationalSemiconductor國家半導體公司

LMP8358第三十三頁，共67頁。第4章測量放大器4.4測量放大器集成芯片

1.AD521AD521是集成測量放大器，采用14腳雙列直插式封裝。第三十四頁，共67頁。

4.4

測量放大器集成芯片

AD521基本連接如圖4.4所示。第三十五頁，共67頁。

4.4

測量放大器集成芯片

引腳4，6用于調(diào)整放大器零點，將4，6端接到10KΩ電位器的兩個固定端;123456781011121314+IN-INRG10KΩU-UOUTRS100KΩU+圖4.4AD521基本連接方法電位器滑動端接負電源U-（腳5）。

引腳10，13用于外接電阻RS，用于對放大倍數(shù)進行微調(diào)。當RS=100kΩ±15%

時，可以得到比較穩(wěn)定的放大倍數(shù)。第三十六頁，共67頁。

4.4

測量放大器集成芯片

引腳2，14用于外接電阻RG，用于調(diào)整放大倍數(shù)。測量放大器的放大倍數(shù)按如下公式計算：其放大倍數(shù)可在1～1000的范圍內(nèi)調(diào)整。AD521的技術指標見表4.1。第三十七頁，共67頁。4.5

測量放大器的使用a)熱電耦直接相連；(b)變壓器相連；(c)交流信號通過電容相連注意：在使用AD521等測量放大器時，要特別注意為偏置電流提供回路。問題：如果沒有回路，偏置電流就會對雜散電容充電，使輸出電壓漂移得不可控制。解決方法：AD521輸入端1或3

直接或通過電阻與電源的地線構成回路。偏置電流回路偏置電流回路偏置電流回路第三十八頁，共67頁。

4.4

測量放大器集成芯片

1.AD522第三十九頁，共67頁。

4.4

測量放大器集成芯片

2.AD522第四十頁，共67頁。

4.4

測量放大器集成芯片

3.AD620第四十一頁，共67頁。

4.4

測量放大器集成芯片

3.AD620第四十二頁，共67頁。

4.4

測量放大器集成芯片

3.AD620第四十三頁，共67頁。

4.4

測量放大器集成芯片

4.INA118第四十四頁，共67頁。

4.4

測量放大器集成芯片

4.INA118第四十五頁，共67頁。

4.4

測量放大器集成芯片

5.LMP8358第四十六頁，共67頁。

4.6

隔離放大器及其應用

隔離放大器第四十七頁，共67頁。

4.6

隔離放大器及其應用

第四十八頁，共67頁。

4.6

隔離放大器及其應用

變壓器耦合隔離放大器第四十九頁，共67頁。

4.6

隔離放大器及其應用

第五十頁，共67頁。

4.6

隔離放大器及其應用

第五十一頁，共67頁。

4.6

隔離放大器及其應用

第五十二頁，共67頁。

4.6

隔離放大器及其應用

ISO122第五十三頁，共67頁。

4.6

隔離放大器及其應用

ISO122第五十四頁，共67頁。

4.6

隔離放大器及其應用

第五十五頁，共67頁。

4.6

隔離放大器及其應用

第五十六頁，共67頁。集成IA應用中的一些注意事項

第五十七頁，共67頁。集成IA應用中的一些注意事項

第五十八頁，共67頁。集成IA應用中的一些注意事項