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            弱信號(hào)放大電路的仿真測(cè)試

            作者: 時(shí)間:2013-06-24 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

            本文引用地址:http://www.biyoush.com/article/258573.htm

            1 引言

            運(yùn)算放大器(op-amp)簡(jiǎn)稱運(yùn)放,因最初主要用于模擬量的數(shù)學(xué)運(yùn)算而得名。它是一個(gè)高電壓增益、高輸入電阻和低輸出電阻的直接耦合多級(jí)放大電路,也是最基本、最具代表性、應(yīng)用最廣泛的一種模擬集成電路。在工業(yè)自動(dòng)化控制、過程控制中,運(yùn)放常被用于放大來自傳感器的低電平信號(hào),這就要求用作前置放大器的集成運(yùn)放具有高的輸入阻抗,低的輸出阻抗,低失調(diào)電壓和溫度漂移以及精密的反饋特性和高的共模抑制比能力,否則造成的漂移問題將使系統(tǒng)無法正常工作,正是為適應(yīng)上述要求而研制成功的。


            介紹了斬波集成運(yùn)放的性能,并采用該器件設(shè)計(jì)了一個(gè)弱信號(hào)的前置放大電路,通過multisim 8軟件進(jìn)行仿真和測(cè)試,其增益、幅頻特性、信噪比等性能指標(biāo)都能達(dá)到設(shè)計(jì)的要求。該電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,對(duì)直流、低頻微弱電信號(hào)放大具有一定的參考使用價(jià)值。


            2 性能介紹


            斬波器穩(wěn)定型運(yùn)算放大器ICL7650芯片是Intersil公司的第四代運(yùn)算放大器,性能極為優(yōu)越穩(wěn)定,因而在精密儀表、微弱信號(hào)的檢測(cè)及過程控制系統(tǒng)中作為前置放大器應(yīng)用很廣。


            ICL7650主要有如下幾個(gè)特點(diǎn):

            1)極低的輸入失調(diào)電壓:整個(gè)工作溫度范圍(約100℃)內(nèi)只有±1μV ;輸入偏置電流低:15pA (典型值);

            2)失調(diào)電壓的溫漂和長(zhǎng)時(shí)間漂移極低:分別為0.01 t, v/℃和100 nV /Month;

            3)極高的開環(huán)增益,CMRR,PSRR均≥130dB,較高的轉(zhuǎn)換速率:SR = 0. 5 V/μs ;

            4)單位增益帶寬BWG=2 MHz,并具有內(nèi)部補(bǔ)償,相位裕度≥80;5)內(nèi)部有箝位電路,能減少過載時(shí)的恢復(fù)時(shí)間;在輸入端、輸出端只有極微小的斬波尖峰泄漏。


            3 用ICL7650設(shè)計(jì)弱信號(hào)的前置放大電路


            根據(jù)上述分析,結(jié)合儀用放大器的原理,實(shí)際電路設(shè)計(jì)如圖1所示:


            圖1 放大電路原理圖,R0為ICL 7650輸入限流保護(hù)電阻

            在ICL7650的外圍電路中,電源電壓輸入端和地之間接入一個(gè)0.1μF(104)的電容,用來濾除電源帶來的干擾。采樣電容C2、C3在動(dòng)態(tài)校零中起關(guān)鍵作用,直接影響到運(yùn)放自動(dòng)穩(wěn)零的精度,故選用高阻抗、瓷介質(zhì)、聚本乙烯材料的優(yōu)質(zhì)電容,其值可取0.1μF.R3與C6組成濾波網(wǎng)絡(luò),用來濾去ICL7650模擬開關(guān)換向所帶來的斬波尖峰噪聲,減小輸出電壓中的過沖。


            該電路第一級(jí)是兩個(gè)對(duì)稱的ICL7650集成運(yùn)放,有很高的輸入阻抗和共模抑制比,而且變雙端輸入為單端輸出。由于整個(gè)電路的失調(diào)電壓及漂移與第一級(jí)有密切關(guān)系,因此A1、A2選用了具有超低失調(diào)電壓和超低漂移的ICL7650集成運(yùn)放。ICL7650作為高精度、低漂移放大器,其輸入一般只有幾百微伏甚至幾十微伏電壓就能正常工作。


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