共模抑制比和输入阻抗高的仪表用差动放大电路及其工作原理 仪表, 工作原理, color, 文章

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共模抑制比和输入阻抗高的仪表用差动放大电路及其工作原理 更新于2012-05-14 04:02:04 文章出处:互联网
共模抑制比 阻抗 仪表 差动放大电路

电路的功能

一个OP放大器构成的高增益差动放大器输入电阻较低，作为信号源电阻高的传感放大器使用会受到限制。本电路是仪表用差动放大器的最基本电路，具有多种特点。如可以提高输入电阻，提高共模抑制比待。OP放大器A1，A2采用了性能相近的器件，这样可以简化温度补偿电路；只须改变一个电阻即可自由选定增益。本电路也可作为通用直流放大使用。

具体有应用实例有：应变仪用高增益放大电路、半导体压力传感器放大器、磁阻元件用放大器、热敏电阻等构成的格式电路放大器等。
电路工作原理
因为所有的电阻值都相等，所以OP放大器A3的放大倍数（A）等于，便可根据需要，通过选定R7=A.R5，R8=A.R6的方法来获得所需的增益A。因为A1、A2使用了双重放大器UPC454D，所以能够减少周围温度变化引起的偏置漂移。

本电路的差动增益就是对+IN和-IN两端之间产生的电位差进行放大时的增益，将-IN端接地后，A1的增益AV1可用下式求出：

A2可以作为反相放大电路用（-IN接地），所以AV2要用下式求出：

因为由OP放大器A3产生差动放大，AV1-AV2就是差动增益AVD，所以AVD可按以下普通公式计算：


共模增益是+IN和-IN输入同相信号时的增益，如果电路完全平衡，共模电压增益AV（COM）则等于零。但实际上，由于电阻存在误差或者对交流信号而言，杂散电容或OP放大器高频特性的不匹配，所以会有小信号输出。

为了提高共模抑制比，需要在R7上串联一个可变电阻。但如果R5~R6使用的是高精度电阻，则可省去这个可变电阻。

差动电压为正负0.6V以上时，输入端可用保护二极管。因增益高（A=100，允许输入电压则为正负100MV），用作传感器放大器时一般都加输入端保护二极管。二极管上并联的电容器C1对差动输入信号起到低通滤波的作用。

与传感器连接时应注意以下问题：输入电路接地端必须有直流回路，否则OP放大器A1及A2的输入商流无法通过。此外，这保证安全，输入端的同相共模电压应在正负10V以内，这是受OP放大器电源电压限制所至。当输入电压必须超过该值时，则应采用隔离放大器。