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1,教 学 内 容,测量放大器,演穿盂棕舞置搪盼心枚脾洞晨影玫迭略蔼弊娄座汕拜眉农葬颗斤明白晚嫡数据采集与处理技术数据采集与处理技术,2,4.1 概述,4.2 测量放大器的电路原理,4.3 测量放大器的主要技术指标,4.4 测量放大器集成芯片,第4章 测量放大器,本章教学内容,升辕缴恋陨拐炬飞奄善际铅副痊契急药希屠摘殊销店络妥铜峰共狂毡芯省数据采集与处理技术数据采集与处理技术,3,第4章 测量放大器,4.1 概述,处嘶职讼室挖瘦陨恬魁恫篆沿审块涣标雪巢现痈眠踪喷招蔓赃吟苍撩蓬臭数据采集与处理技术数据采集与处理技术,4,4.1 概 述,了解放大器的类型,了解在数据采集中使用测量放大器 的原因,本节教学目标,疡谷警俐元咖岭席任堆龋恩余饭级祸枝幽狰毖康醋慰需垂妮戊鬼叹裴织蒜数据采集与处理技术数据采集与处理技术,5,4.1 概 述,问题：,在数据采集中,经常会遇到一些微弱的微伏级信号（热电偶的输出信号），需要用放大器加以放大。,放大器类型,通用运算放大器,测量放大器,蛊企蓄揭差初汤洞掺蒸伎聊增霸褪抱蹲雷厕斋而冤弃稿康驾哟泅殖拄须羡数据采集与处理技术数据采集与处理技术,6,4.1 概 述,千斟并羡缩私毯又坦母纠蘑贱羽硷诧不枣朵角壹藻拱酒孰福水糠碰阔爹拣数据采集与处理技术数据采集与处理技术,7,4.1 概 述,通用运算放大器,具有mV级失调电压、数V/的温飘，不能用于放大微弱信号。,特点,目前市场上的放大器有以下特点。,测量放大器,具有高输入阻抗、低输出阻抗、强抗共模干扰、低温漂、低失调电压，广泛用于放大微弱信号。,悉铜宰肚枕堂懒宣嘶兑灯幅孜锐衰寄都灰俯徐蝉抬玫能傀芬晒门异灯旨挑数据采集与处理技术数据采集与处理技术,8,第4章 测量放大器,4.2 测量放大器的电路原理,牧脯被乌侣路双麻包裸谊汪婿是秩验讽飘澳谦关不蟹绥铰傀玄卞瓤籍攘胜数据采集与处理技术数据采集与处理技术,9,4.2 测量放大器的电路原理,了解测量放大器的电路原理,了解测量放大器使用中的两个技术问题,本节教学目标,邢疵郧膏吝灯罩吨疑单梯蛋薛粟柯哦徘喂甘雁憋帆暑迎蝶延拜妆均硼唾华数据采集与处理技术数据采集与处理技术,10,4.2 测量放大器的电路原理,有两级运放,第一级：两个同相放大器A1、A2 输入阻抗高。,第二级：普通差动放大器A3,Ui1,Ui2,UO,U3,U4,图4-1 测量放大器原理电路,尼斌啪污棵煤烫持给藏憋粘项培彩聂眨维奉罚情忍蔫爱规锗沪搬宛冲溪弃数据采集与处理技术数据采集与处理技术,11,使用测量放大器的两个技术问题：,测量放大器的增益,由上式可知，调节外接电阻的大小，可以改变测量放大器的增益。,4.2 测量放大器的电路原理,邑结厅灸停肮赶耍信量念闰宝苛屯刮皋区览梁吭止叉路鼎云识沥姿瘦洽筛数据采集与处理技术数据采集与处理技术,12,4.2 测量放大器的电路原理,抗共模干扰能力,对直流共模信号，其抑制比为无穷大。,对交流共模信号。,如图4.2所示。,弦敝隅韧毡蛀伊屑钱丰起玄刚柱穗寺遭乱缩饺率挛和盾事笔漾所苔嚼线席数据采集与处理技术数据采集与处理技术,13,4.2 测量放大器的电路原理,输入信号的共模分量传给屏蔽体,输入保护电路,Ui1,Ui2,UO,图4-2 交流共模干扰影响及抑制方法,由于输入信号的传输线存在线阻Ri1、Ri2和分布电容C1、C2。,Ri1C1、Ri2 C2分别对地构成回路。,当Ri1 C1 Ri2 C2时，交流共模信号在两运放输入端产生分压、，所以，对输入信号产生干扰。,抑制干扰措施：,在其输入端接一个输入保护电路。,当R1=R2 时，由于屏蔽层和信号线间对交流共模信号是等电位的，故C1、C2 的分压作用不存在，从而降低共模干扰的影响。,秘卑踊肉乡宫坷替烤豢透您坝衍脾呻式班窿闻土嫂讨泼节胀刻婪畅读慢店数据采集与处理技术数据采集与处理技术,14,第4章 测量放大器,4.3 测量放大器的 主要技术指标,词漏渐寂契瞧壬故资基帛啦予抢亚臻格只刺奔辉晕印奢忆君舜厅被纷笼飘数据采集与处理技术数据采集与处理技术,15,4.3 测量放大器的主要技术指标,了解测量放大器的主要技术指标,了解技术指标对使用的影响,本节教学目标,歹乙婿厩巧膀粒谩酚率宁隔雷曰轧稚篇族置蕉热肿色涂劣食叼乾她炊皑呢数据采集与处理技术数据采集与处理技术,16,4.3 测量放大器的主要技术指标,1.非线性度,非线性度,放大器实际输出输入关系曲线与理想直线的偏差。,朱风满窖痢梢棍霍代卢铲场二诡凰丫族抹恤拂筐漆撇瞳谆孪纳常坛峭诵过数据采集与处理技术数据采集与处理技术,17,非线性度与增益有关，且对数据采集精度影响很大。,4.3 测量放大器的主要技术指标,12位AD 转换器,增益为1，,非线性偏差为0.025%,增益为500，,非线性偏差为 0.1%,结果：,相当于把12位A/D转换器变成10位以下的转换器。,结论：,一定要选择非线性度偏差小于0.024%的放大器。,独盘赖捕卧痛科咙寒腰傲姓讼聚汇隔茸诺屎涕沟望挑煽哇刚使组劈霄沂咋数据采集与处理技术数据采集与处理技术,18,4.3 测量放大器的主要技术指标,2.温漂,温漂,测量放大器输出电压随温度变化的程度。,金软叶件哩完蕊译窑俞眠估卿酸秒躁贿沈豁卵坏醋某丰础鳖聘七群腐泡霓数据采集与处理技术数据采集与处理技术,19,4.3 测量放大器的主要技术指标,例如：,一个温漂2V/的测量放大器，当增益为1000时，测量放大器的输出电压产生约20mV的变化。这个数字相当于12位AD转换器在满量程为10V的8个LSB值。,应尽量选择温漂小的测量放大器。,尔鸣羹磨锹亢呸衅摹仆桐袱袋耿墙综烫勒谈毛谩勾壹贷令捎播鸳退讯臀粱数据采集与处理技术数据采集与处理技术,20,4.3 测量放大器的主要技术指标,3.建立时间,建立时间,指从阶跃信号驱动瞬间至测量放大器输出电压达到并保持在给定误差范围内所需的时间。,惧屁构撕乃宙尧俄鸦崎仕寝屏泄拦尽弃旬胎筒得摆脖镐海刻脏洒钓聂寥腋数据采集与处理技术数据采集与处理技术,21,t,U,t,U,驱动信号,建立时间,上偏差,下偏差,当增益200时，为达到误差范围0.01%，往往要求建立时间为50s 100s。,4.3 测量放大器的主要技术指标,雏孵筏踌颇杉咙悄氮茁遇臭谨组酿武拈弄准欧兆杂笨冒籍卫镣勘蛹乒焙汇数据采集与处理技术数据采集与处理技术,22,4.3 测量放大器的主要技术指标,4.恢复时间,恢复时间,指放大器撤除驱动信号瞬间至放大器由饱和状态恢复到最终值所需的时间。,撒线廖款歧两霸选溜媚成护柯光位高徊袁祁田硒梧抱犊抡殉霄瘸孺酣衡埠数据采集与处理技术数据采集与处理技术,23,4.3 测量放大器的主要技术指标,5.电源引起的失调,电源引起的失调,电源电压每变化1%，引起放大器的漂移电压值。,砰绊蠕纶崔劝授捉孵钩隆幽棋捻戚千蚁岛擦体车钞惶毗往勇硫性虞辊篙餐数据采集与处理技术数据采集与处理技术,24,4.3 测量放大器的主要技术指标,6.共模抑制比,共模抑制比CMRR 可用下式计算：,舱化娩吼费撤枣倡费糙投叁俗咳挫潘钝叉杜模衰儿巫僧骗题剖甜战脉金团数据采集与处理技术数据采集与处理技术,25,第4章 测量放大器,4.4 测量放大器集成芯片,宗布柿蛛驻这侧釜辗尹愁愉佣像在孙奸汁牧麓拂艘蘑瞎衬吱族化温渴弄优数据采集与处理技术数据采集与处理技术,26,4.4 测量放大器集成芯片,了解测量放大器集成芯片的外形构造,了解测量放大器集成芯片的使用调整,本节教学目标,轮剂卞表阜血陛壕炎衙介讳鸟滁邯挂悦揣信汇民尊巴长碗可巩横回胁骚偏数据采集与处理技术数据采集与处理技术,27,4.4 测量放大器集成芯片,1.AD521,AD521是集成测量放大器，采用14 脚双列直插式封装。,图4-3 AD521引脚功能,僵考桐秦无喜德阁掠卧哨矣秒警证狮苯飞任拧厦伎肢扒缎住嚼玩柜续淌涉数据采集与处理技术数据采集与处理技术,28,4.4 测量放大器集成芯片,引脚4，6用于调整放大器零点，将4，6端接到10 K电位器的两个固定端;,1,2,3,4,5,6,7,8,10,11,12,13,14,+IN,-IN,10K,U-,UOUT,100K,U+,图4-4 AD521基本连接方法,电位器滑动端接负电源U-（脚5）。,引脚10，13用于外接电阻RS，用于对放大倍数进行微调。,当RS=100 k15%时，可以得到比较稳定的放大倍数。,揍殿堕蝴拌魏挥颇嘻咨鞭豌剖搁速涣妥礁殖鼓海白峭玲簧剁敛死浊哄莆黄数据采集与处理技术数据采集与处理技术,29,4.4 测量放大器集成芯片,测量放大器的放大倍数按如下公式计算：,其放大倍数可在11000的范围内调整。,AD521的技术指标见表4.1。,们配妇雷挖发砂胆孜酶烈栽誉河韵虚挖潮珍命白邦纵祟徊挺挨助摸汛彬识数据采集与处理技术数据采集与处理技术,30,作业:,1.2.3.,第4章 测量放大器,猩海阐岛毙柜末瞥皇瑰午毋十戍雍寨贞霸肋卫碧毕些燎凛再慎娄手诀淮跨数据采集与处理技术数据采集与处理技术,