3運放組成的儀表放大電路原理解析差分輸入特例?

有些傳感器的輸出阻抗大,那就要求運放的輸出阻抗更大,以免運放破壞傳感器的電流回路。

我們知道,運放的同相輸入端阻抗大,反相輸入端阻抗小,

所以我們需要使用一級緩衝器來採集信號。那這個緩衝器怎麼設計?就是個同相放大器。這個實例,我只講一下儀表放大電路的設計注意事項以方便的讓大家學會3運放儀表放大器的使用。對原理感興趣的同學可以查閱我其他的經驗。有詳細的講解

3運放組成的儀表放大電路原理解析差分輸入特例

工具/原料

multisim 12和諧版

方法/步驟

首先按照標準的3運放儀表放大器電路搭建仿真電路

3運放組成的儀表放大電路原理解析差分輸入特例

將 Rg換成電位器

r8和r9用來微調輸出誤差

r11,r10和r12用來調節參考電壓,實際上電阻是有誤差的,所以實際應用的時候,電位器不會是在50%的位置,所以最好不要省略。精度要求低直接接地也可以。

調整步驟:

1:先把運放的輸入端接地,調整R10,使輸出儘可能接近0v,

2:U1C輸入端接地,U1B輸入端接入電壓信號。比如實例中的是0.001A*1R=0.001v。

3:放大倍數的計算,使用步驟一的公式計算為A=((2*30k)/20k+1)*100k/10k=4*10=40倍,輸出應該是40mv,調整電位器R8,使輸出接近40mv

3運放組成的儀表放大電路原理解析差分輸入特例

U1B和U1C組成是同相放大器,用戶可以得到所要求的前端增益(由R6來決定),而不增加共模增益和誤差,即差分信號將按增益成比例增加,而共模誤差則不然,所以比率〔增益(差分輸入電壓)/(共模誤差電壓)〕將增大。因此CMR理論上直接與增益成比例增加,這是一個非常有用的特性。 最後,由於結構上的對稱性,輸入放大器的共模誤差,如果它們跟蹤,將被輸出級的減法器消除。這包括諸如共模抑制隨頻率變換的誤差。上述這些特性便是這種三運放結構得到廣泛應用的解釋。

其輸出Vout=(Vin2-Vin1)*(1+(2R1/R6)*((R8+r9)/R3)

Vin2為U1c的輸入電壓

Vin1為U1B的輸入電壓

3運放組成的儀表放大電路原理解析差分輸入特例

再來放一個典型的差分運放。

這就是在3運放儀放中摘出來的U1A,

如果R1 = R3,R2 +R5= R4,則VOUT = (VIN2—VIN1) ( (R2+R5) /R1 ) 這一電路提供了儀表放大器功能,即放大差分信號的同時抑制共模信號,但它也有些缺陷。首先,同相輸入端和反相輸入端阻抗相當低而且不相等。在這一例子中VIN1反相輸入阻抗等於 10 kΩ,而VIN2同相輸入阻抗等於反相輸入阻抗的11倍,即110 kΩ。因此,當電壓施加到一個輸入端而另一端接地時,差分電流將會根據輸入端接收的施加電壓而流入。(這種源阻抗的不平衡會降低電路的CMRR。)另外,這一電路要求電阻對R1 /(R2+R5)和R3 /R4的比值匹配得非常精密,否則,每個輸入端的增益會有差異,直接影響共模抑制。

注:R5用來調節輸出,可以當成是R2.

3運放組成的儀表放大電路原理解析差分輸入特例

相關問題答案