共模抑制比和輸入阻抗高的儀表用差動放大電路及其工作原理

2020-12-13 電子產品世界

電路的功能

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201610/308261.htm

一個OP放大器構成的高增益差動放大器輸入電阻較低，作為信號源電阻高的傳感放大器使用會受到限制。本電路是儀表用差動放大器的最基本電路，具有多種特點。如可以提高輸入電阻，提高共模抑制比待。OP放大器A1，A2採用了性能相近的器件，這樣可以簡化溫度補償電路；只須改變一個電阻即可自由選定增益。本電路也可作為通用直流放大使用。

具體有應用實例有：應變儀用高增益放大電路、半導體壓力傳感器放大器、磁阻元件用放大器、熱敏電阻等構成的格式電路放大器等。

因為所有的電阻值都相等，所以OP放大器A3的放大倍數（A）等於，便可根據需要，通過選定R7=A.R5，R8=A.R6的方法來獲得所需的增益A。因為A1、A2使用了雙重放大器UPC454D，所以能夠減少周圍溫度變化引起的偏置漂移。

本電路的差動增益就是對+IN和-IN兩端之間產生的電位差進行放大時的增益，將-IN端接地後，A1的增益AV1可用下式求出：

A2可以作為反相放大電路用（-IN接地），所以AV2要用下式求出：

因為由OP放大器A3產生差動放大，AV1-AV2就是差動增益AVD，所以AVD可按以下普通公式計算：

共模增益是+IN和-IN輸入同相信號時的增益，如果電路完全平衡，共模電壓增益AV（COM）則等於零。但實際上，由於電阻存在誤差或者對交流信號而言，雜散電容或OP放大器高頻特性的不匹配，所以會有小信號輸出。

為了提高共模抑制比，需要在R7上串聯一個可變電阻。但如果R5~R6使用的是高精度電阻，則可省去這個可變電阻。

差動電壓為正負0.6V以上時，輸入端可用保護二極體。因增益高（A=100，允許輸入電壓則為正負100MV），用作傳感器放大器時一般都加輸入端保護二極體。二極體上並聯的電容器C1對差動輸入信號起到低通濾波的作用。

與傳感器連接時應注意以下問題：輸入電路接地端必須有直流迴路，否則OP放大器A1及A2的輸入商流無法通過。此外，這保證安全，輸入端的同相共模電壓應在正負10V以內，這是受OP放大器電源電壓限制所至。當輸入電壓必須超過該值時，則應採用隔離放大器。

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