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差分放大�
閱讀�31273時間�2010-11-08 15:58:37

  差分放大器屬于一種特殊的儀表放大器,通常被設(shè)計用于需要較大的直流或交流共模干擾的場所。這其中包括通用的電流檢測應(yīng)�,如電機(jī)控制�電池充電�電源�(zhuǎn)�;另包括大量高共模電平的汽車電流檢測�(yīng)�,如電池電平�(jiān)�、傳動控�、燃油噴射控�、發(fā)動機(jī)管理、懸掛控�、電控轉(zhuǎn)向、電控剎�、以及混合動力驅(qū)動和混合動力電池控制。因這此控制大多通過放大�(fù)載電路上分流電阻兩端的電壓差以獲取電�,所以也常被稱作電流分流放大��

實驗原理

  如圖1所示的差分放大電路為例,說明其工作原理及其主要性能指標(biāo)。其中V1,v2組成了差分放大器,它由兩個元件參�(shù)相同的基本共射放大電路組�。當(dāng)11�12�,構(gòu)成典型的差分式放大器。調(diào)零電位器RP用來�(diào)節(jié)V1,v2管的靜態(tài)工作點,使得輸入信號Ui�0�,雙端輸出電壓UO=OO。Re為兩管共用的�(fā)射極電阻,它對差模信號無�(fù)反饋作用,因而不影響差模電壓放大倍數(shù),但對共模信號有較強(qiáng)的負(fù)反饋作用,故可以有效地抑制零漂,�(wěn)定靜�(tài)工作�。當(dāng)11�13時,�(gòu)成具有恒流源的差分式放大�,用晶體管恒流源代替�(fā)射極電阻Re,可以�(jìn)—步提高差分式放大器抑制共模信號的能��

  1.靜�(tài)工作點的估算

  2.差模電壓放大倍數(shù)和共模電壓放大倍數(shù)

  �(dāng)差分式放大器的射極電阻Re足夠�,或采用恒流源電路時,差模電壓放大倍數(shù)AUD由輸出方�?jīng)Q定,而與輸入方式無關(guān)�

  雙端輸出:Re=∞,RP在中心位�

  實際�,由于元件不可能完全對稱,因此AUC也不等于零�

  3.共模抑制比KCMRP

  為了表征差分式放大器對有用信號(差模信號)的放大作用和對共模信號的抑制能�,通常用一個綜合指�(biāo)來衡�,即共模抑制�

  差分式放大器的輸入信號可采用直流信號,也可采用交流信號。頻率f�1kHz的正弦信號作為輸入信��

 差分放大器實驗電路圖

  �1    差分放大器實驗電路圖

實驗�(nèi)�

  把如�1示的實驗電路板插在模擬電路實驗箱上�

 ?�?)測量靜�(tài)工作�

  �(diào)節(jié)放大器零點:

  信號源不接入。將放大器輸入端1,5與地短接,接通電源,用萬用表測量輸出電壓�,調(diào)節(jié)�(diào)零電位器RP,使UO�0。調(diào)節(jié)要仔�(xì),力求準(zhǔn)��

  測量靜態(tài)工作點:

  零點�(diào)好以�,用萬用表測量V1,V2管各電極電位及射極電阻Re.兩端電壓URe,記入表一中�

 ?�?)測量差模電壓放大倍數(shù)

  將信號源的輸出端接放大器輸入1�,地端接放大器輸�5端,�(gòu)成雙端差模輸入方式(注意,此時信號源浮地),給放大器輸入1kHz�100mV的交流正弦信�,用示波器監(jiān)視輸出端(單端輸出UC1或UC2�,在輸出波形無失真的情況�,用交流�(shù)字毫伏表測UC1,UC2,記入表二中�

差分放大器實驗電路圖

  �1    差分放大器實驗電路圖

  表二 靜態(tài)工作點的測量

靜態(tài)工作點的測量

 ?�?)測量共模電壓放大倍數(shù)

  將放大器1�5短接,信號發(fā)生器�1端與放大器的地之�,構(gòu)成共模輸入方�,調(diào)節(jié)輸入信號為f�1kHz,Ui�1V,在單端輸出電壓波形無失真的情況�,測量UC1,UC2之�,并記入表二中�

  2.具有恒流源的差分式放大電路性能測試

  �(gòu)成具有恒流源的差分式放大電路。重�(fù)�(nèi)�1的要求,把結(jié)果記入表二中�

  表三 差分放大器放大倍數(shù)的測�

差分放大器放大倍數(shù)的測量

測量高電�

  �1示出了測量大信號的兩種方法。種方法包括一個雙電阻分壓器和一個輸出緩�;第二種方法包括一個具有很大衰減的反相�。這兩種方法都會引起測量誤�,因為只有一只電阻器消耗功率而發(fā)�。這種電阻的自熱和相關(guān)的變化會�(dǎo)致很大的線性誤�。這些方法的另一個問題與放大器有�(guān)。放大器和電阻器的失�(diào)電流、失�(diào)電壓、共模抑制比(CMRR�、增益誤差和漂移可能會顯著降低總體系�(tǒng)性能�

如何測量高電壓

  �1:如何測量高電壓

  �2所示的電路可以測量超過400 V的峰峰值電壓(Vp-p�,其線性誤差小�5 ppm。該電路將輸入信號衰減到1/20然后通過緩沖輸出。由于該放大器和兩只衰減電阻器被封裝在一起,所以衰減器中的兩只電阻器串具有相同的溫�。放大器電路級采用超β晶體管,因此失調(diào)電流和偏置電流誤差都很小,另�,因為沒有噪聲增益(例如,在低頻時有100[%]的反饋),所以失�(diào)電壓及其漂移幾乎不會增加誤差�

新的高電壓測量系統(tǒng)

  �2:新的高電壓測量系統(tǒng)

  AD629不能�(wěn)定在100%的反饋,所�30 pF電容器給反饋增益增加了一個極點和一個零點,從而穩(wěn)定了電路并且增大了系�(tǒng)帶寬。極點頻率為

  fp = 1/ ( 2π (380k+20k) 30pF) = 13 kHz.

  零點頻率�

  fz = 1/ ( 2π (20k) 30pF) = 265 kHz.

  �3是一幅性能波形�,示出了400 V峰峰值輸入電壓(上圖)和20 V峰峰值輸出電壓(下圖)�

性能波形圖

  �3:性能波形圖:�,輸入電壓(400 Vp-p�,下,輸入電壓(20 Vp-p��

  �4也是一幅性能波形圖,示出了輸出信號與輸入信號之間的關(guān)�,其中輸入信號每刻度表示50 V,輸出信號每刻度�5 V�

高電壓測量系統(tǒng)的輸出與輸入關(guān)系曲線

  �4:高電壓測量系統(tǒng)的輸出與輸入�(guān)系曲��

  �5示出了輸出非線性誤差與輸入信號的關(guān)系曲線�

高電壓測量系統(tǒng)的非線性誤差

  �5:高電壓測量系統(tǒng)的非線性誤�

  Y軸:輸出非線性誤�,每刻度10ppm�

  X軸:輸入電壓,每刻度50 V�

維庫電子通,電子知識,一查百��

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