仪表放大器的设计.pdf

. 目 录 一、 绪 ……………………………………………………………7 二、 电路设计 ………………………………………………………8 设计要求 ………………………………………………………8 设计方案 ………………………………………………………8 1、 电路原理 …………………………………………………8 2、 主要器件选择 ……………………………………………9 3、 电路仿真 …………………………………………………10 三、 电路焊接 ………………………………………………………13 四、 电路调试 ………………………………………………………14 1、仪表放大电路的调试 ……………………………………14 2、 误差分析 …………………………………………………15 五、 心得体会…………………………………………………………18 六、 参考文献…………………………………………………………19 . . 绪 言 智能仪表仪器通过传感器输入的信号，一般都具有“小”信号的 特征：信号幅度很小(毫伏甚至微伏量级)，且常常伴随有较大的噪声。 对于这样的信号，电路处理的第一步通常是采用仪表放大器先将小信 号放大。放大的最主要目的不是增益，而是提高电路的信噪比；同时 仪表放大器电路能够分辨的输入信号越小越好，动态范围越宽越好。 仪表放大器电路性能的优劣直接影响到智能仪表仪器能够检测的输 入信号范围。本文从仪表放大器电路的结构、原理出发，设计出仪表 放大器电路实现方案，通过分析，为以后进行电子电路实验提供一定 的参考。 在同组成员张帅威、张智越的共同努力下，大家集思广益，深入 探讨了实验过程中可能出现的各种问题，然后分工负责个部分的工 作，我和张帅威负责前期的电路设计和器件的采购，后期的焊接由张 智越完成，最后的调试由我们三个人共同完成。本报告在做实验以及 其他同学提出的富有建设性意见的基础上由我编写，报告中难免会有 不足或疏漏之处，还望大家指正为谢！ . . 第一章 电路设计 一、设计要求 1、电路放大倍数>3000倍 2、输入电阻>3000kΩ 3、输出电阻＜300Ω 二、设计方案 1、电路原理 仪表放大器电路的典型结构如图1所示。它主要由两级差分放大 器电路构成。其中，运放A1，A2 为同相差分输入方式，同相输入可 以大幅度提高电路的输入阻抗，减小电路对微弱输入信号的衰减；差 分输入可以使电路只对差模信号放大，而对共模输入信号只起跟随作 用，使得送到后级的差模信号与共模信号的幅值之比(即共模抑制比 CMRR)得到提高。这样在以运放A3 为核心部件组成的差分放大电路 中，在CMRR要求不变情况下，可明显降低对电阻R3和R4，RF和R5 的精度匹配要求，从而使仪表放大器电路比简单的差分放大电路具有 更好的共模抑制能力。在R1=R2，R3=R4，Rf=R5的条件下，图1电路 的增益为：G=(1+2R1／Rg)(Rf／R3)。由公式可见，电路增益的调节 可以通过改变Rg 阻值实现。 . . 2、主要器件选择 （1）运放OP07 OP07 芯片是一种低噪声，非斩波稳零的双极性 （双电源供电） 运算放大器集成电路。由于 OP07 具有非常低的输入失调电压（对 OP07A 最大为 25μV），所以 OP07 在很多应用场合不需要额外的调零 措施。OP07 同时具有输入偏置电流低（OP07A 为±2nA）和开环增益 高（对于OP07A 为 300V/mV）的特点，这种低失调、高开环增益的特 性使得 OP07 特别适用于高增益的测量设备和放 大传感器的微弱信 号等面。 （2）OP07 特点： A.超低偏移： 150μV 最大。 B.低输入偏置电流： 1.8nA 。 C.低失调电压漂移： 0.5μV/℃, 超稳定。 D.时间： 2μV/month。