一、基本差动放大电路
R2
uo
uo1
uo2
R2 R1
ui1
1
R2 R1
R4 R3 R4
ui2
ui1
R1
∞ -
取R2/R1=R4/R3
+
ui2
+N
R3
uo
uo
R2 R1
(ui2
ui1 )
R4
具有共模抑制能力。
2.信号放大电路
2.2 高共模抑制比放大电路
一、基本差动放大电路
实际上不可能完全做到R2/R1=R4/R3
以分贝表示为KCMR＝20lg（AVD/AVC）
理想运放KCMR无穷大，实际KCMR为有限值 设计高精度放大器时应选用高KCMR的运
放
2. 信号放大电路
2.1 测量放大电路的主要误差源
减小漂移影响的主要措施
（1）采用低漂移放大电路；
（2）合理设计偏置电路； （R3= R1 // R2 ）
（3）采用信号调制解调。
∞
ui1
+
+ uo1
R3
R5
- N1
R1
R7
IR
∞ -
R0
RP
+
+ N3
uo
∞ -
R2
R8
R6
+
ui2
+ N2
uo2 R4
电路特点： 1. 输入阻抗高； 2. 增益调整方便； 3. 对于理想运放，共模
抑制比趋向无限大。
IR
uo2 ui2 R2
ui1 uo1 R1
ui2 ui1 R0
uo1
(1
ui1
+ +
- N1
uo1 R1
R4
R3
∞
-
R5
+
+ N3
uo
∞ -
R2
R3 R4
ui2
+
+ N2
uo2
2.信号放大电路
2.2 高共模抑制比放大电路
四、带有源屏蔽的共模抑制比放大电路
当传感器与测量放大电路间有一定距离时，常用屏 蔽电缆连接，屏蔽层一般接地。电缆输入芯线与其屏蔽
可以通过调零电路消除。 一般说来，运算放大器的偏置电流越大
，其输入失调电流也越大。
测控电路
9
转换速率SR,最大不失真频率fmax
转换速率SR表示输出电压能够跟踪输入电压的能力
SR u t
当输出为正弦波 u Um sin t
为使输出信号不失真
fmax
SR
2U m
测控电路
10
运放的闭环放大倍数
c.同相放大器的变形形式 （2）同相放大器的极端形式——射极跟随器
平衡输入偏置电流
d.同相放大器的设计
1)选择一种同相放大器的结构； 2)为同相放大器选择元器件;
集成运算放大器 电阻、电容
2.2.2 反相放大器
a.基本设计公式
Av R2 R1
ri R1
2.2.2 反相放大器
b.特点
（1）低输入阻抗，稳定性好 （2）无共模信号，共模误差小
电路与同相放大电路的组合
R2
uo1
R2 R1
u i1
ui1
R1
∞ -
+
ui2
+N
R3
ui2作用时电路的输出uo2
uo
uo2
1
R2 R1
R4 R3 R4
ui2
R4
uo
uo1
uo2
R2 R1
ui1
1
R2 R1
R4 R3 R4
ui2
测控电路
2020/4/6 32
2.信号放大电路
2.2 高共模抑制比放大电路
R1 R0
)ui1
R1 R0
ui2
uo2
(1
R2 R0
)ui2
R2 R0
ui1

uo2
uo1
(1
R1 R2 R0
)(ui2
ui1 )
Kd
uo2 ui2
uo1 ui1
1
R1 R2 R0
2.信号放大电路
2.2 高共模抑制比放大电路
四、带有源屏蔽的共模抑制比放大电路
∞
在信号传输中常采用屏蔽电缆
+N
2.1 运算放大器件的主要误差源（实际特性）
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
参数名称 差模增益 共模增益 输入阻抗 输出阻抗 带宽 动态范围 输入失调电压 输入失调电流 噪声
理想值 ∞ 0 ∞ 0
0～∞ 0～供电电压
0 0 0
实际值 90～100dB以上
0dB以上 100kΩ～数兆欧
10Ω～数百欧 0～10Hz（或0～10kHz）
一、基本放大电路
反相放大电路 R2
∞
ui
R1
+
+N
同相放大电路
R3 ui
uo R1
R3
Kf
R2 R1
∞
+
+ -N
uo
R2
Kf
1 R2 R1
理想运算放大器的条件
开环电压放大倍数AVD→∞（虚短）
差模输入电阻RID →∞（虚断）
开环输出电阻RO →0
共模抑制比KCMRR →∞
+
-
2.2.1 同相放大器
测控电路
7
输入失调电压U0S
概念
集成运算放大器输出直流电压为零时，所加 的补偿电压，mV级参数（双极型：1－ 10mv；场效应管型：大一些）
多在前置放大器中产生误差，可消除。
设计时注意选用低U0S的运放和设计相应 调零电路。
测控电路
8
输入失调电流I0S
概念
当运算放大器输出直流电压为零时，两输入 端偏置电流的差值，即I0S＝IIB1－IIB2
测控电路
2. 信号放大电路
测量放大电路的主要误差源 高共模抑制比放大电路 低漂移放大电路 高输入阻抗放大电路 电桥放大电路
测控电路
2020/4/6 3
2. 信号放大电路
电荷放大电路 增益可控放大电路 隔离放大电路
测控电路
2020/4/6 4
2. 信号放大电路
∞
-
+
2.1 运算放大器的误差及其补偿
R2
∞
ui
-
R1
+ +N
uo
R3
2. 信号放大电路
2.2 高共模抑制比放大电路
在许多情况下需要测量的参数是差值 形状误差、位置误差、差压、温差 有许多参数表面上看不是差值，实际还是差值
在多数情况下外界干扰主要是共模干扰 在集成电路制造中，比较容易保证的是参数的一致
性
2. 信号放大电路
2.3 典型测量放大电路
2. 信号放大电路
信号放大电路是为了将微弱的传感器信号放大到足以进行各 种转换处理或驱动指示器、记录器以及各种控制机构。
在测量控制系统中，用来放大传感器输出的微弱电 压、电流或电荷信号的放大电路称为测量放大电路。
测控电路
2020/4/6
要求：
阻抗匹配 有一定的放大倍数和稳定的增益 低噪声 低输入失调电压和失调电流及低温漂 足够的带宽和转换速率 高共模输入范围和高共模抑制比 可调的闭环增益 线性度好，精度高
有限部分 纳伏至毫伏 皮安至微安 纳伏至微伏
测控电路
2020/4/6 5
2. 信号放大电路
2.1 测量放大电路的主要误差源
采用负反馈构成闭环放大器可以扩大带宽和 线性范围。
最主要的误差因素是噪声与失调漂移。 固定的失调可以通过调整来解决。
§2.1.2 集成运放的主要直流参数
1、输入失调电压Uos 2、输入失调电流I0S 3、转换速率SR,最大不失真频率fmax 4、闭环放大倍数Kf 5、共模抑制比KCMR
uo
uo1
uo2
R2 R1
ui1
1
R2 R1
R3
R4
R4
ui2
uic
1 2 (ui1
ui2 )
uid (ui2 ui1 )
ui1
u
i2
uic uic
1 2 uid 1 2 uid
uo
R3
R4
R4
R1 R2 R1
R2 R1
uic
1 2
R3
R4
R4
R1 R2 R1
R2 R1
2. 信号放大电路
2.1 测量放大电路的主要误差源
散弹噪声 流过二极管、三极管位垒层的载流子不是连续 的，而是脉冲性质的，电流的方均值或方均根 值不为零 Ish 2qIDCB
式中 q —— 电子电荷，为1.59×10-19C； IDC —— 直流电流(A)； B —— 测量系统的噪声带宽 (Hz)。
Kf
K
1 K
运放振荡产生的原因及消除方法
增加RC补偿网络
测控电路
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2. 信号放大电路
2.1 测量放大电路的主要误差源
噪声 噪声就是干扰有用信号的某种不希望的扰动。通常， 把外部来的称为干扰，把内部产生的称为噪声。 热噪声 由导体中的电荷载流子的热激振动引起的噪声
Ut (t) 4kTRB
式中 k —— 玻耳兹曼常数，k =1.38×10-23J/K； T —— 导体的绝对温度（K）； B —— 测量系统的噪声带宽(Hz)； R —— 导体阻抗的实部(Ω)。
R1
2 1 R2R4 R1R3
增益与共模抑制比牵连
2.信号放大电路