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仪表放大器应用工程师指南-第3版

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标签: 运算放大器

运算放大器(简称“运放”)是具有很高放大倍数的电路单元。在实际电路中,通常结合反馈网络共同组成某种功能模块。它是一种带有特殊耦合电路及反馈的放大器。其输出信号可以是输入信号加、减或微分、积分等数学运算的结果。[1] 由于早期应用于模拟计算机中,用以实现数学运算,故得名“运算放大器”。

前言仪表放大器有时被错误地理解。不是所有用于仪器仪表的放大器都是仪表放大器,并且所有的仪表放大器决不只用于仪器仪表。仪表放大器用于许多领域,从电机控制到数据采集以及汽车系统。本书的目的是阐述什么是仪表放大器,它如何工作,如何使用它以及在何处使用它等基本问题。另外,本书还介绍几种不同类型的仪表放大器。

仪表放大器与运算放大器的区别是什么?仪表放大器是一种具有差分输入和相对参考端单端输出的闭环增益单元。大多数情况下,仪表放大器的两个输入端阻抗平衡并且阻值很高,典型值≥109?。其输入偏置电流也应很低,典型值为1nA~50nA。与运算放大器一样,其输出阻抗很低,在低频段通常仅有几毫欧(m?)。

运算放大器的闭环增益是由其反向输入端和输出端之间连接的外部电阻器决定。与运算放大器不同的是,仪表放大器使用与其信号输入端隔离的内部反馈电阻网络。对仪表放大器的两个差分输入端施加输入信号,其增益既可由内部预置,也可以由用户将引脚连接到内部或者外部增益电阻器而设置,该增益电阻器也与信号输入端隔离。

图1-1示出一个电桥前置放大器电路,这是一种典型的仪表放大器应用。当检测信号时,电桥电阻器的阻值改变,使电桥失去平衡并且在电桥两端产生差分电压变化。该电桥的信号输出就是这种差分电压,其直接连接到仪表放大器的输入端。此外,恒定的直流(DC)电压也施加到两输入端。通常,该直流电压通常在两输入端是相等的或是共模的。

DC电压或者两输入端的任何其它共模电压,同时放大差分信号电压,即两输入端之间的电压差。

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