初級模擬電路：8-5 微信號測量電路

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      運放做爲一種比較理想的放大器，在小信號測量方面有着很是普遍的應用，本小節介紹兩種比較經常使用的測量電路。

 

 

1. 微電壓測量

      對於測量微電壓（幾個毫伏的量級），在如今數字技術已經很發達的今天，基本不是問題。用運放搭一個同相放大器，將微電壓放大到合適的比例，而後再用A/D轉換就能夠獲得這個被放大的微電壓值。

      這裏介紹一下之前在指針式測量的年代，如何測量微電壓。雖然如今再也不用這種方式測量微電壓了，但這個電路自己仍是比較有用的，它能夠將微電壓轉換成電流信號，在要求不是很高的場合下能夠直接驅動負載。微電壓測量的電路以下圖所示：

圖8-05.01 

      圖中，mA爲指針式毫安計。其工做狀況分析以下：運放的反相輸入端電位爲0，S點的電位爲：

      電流I_o的表達式爲：

      因爲R_f遠大於R_s，故可忽略括號中的+1，上式可近似爲：

      其中R_s可用來調節V_i的可測滿量程。例如，當R_f=R₁且R_s爲10Ω時，10mV的的輸入電壓會使運放輸出1mA的電流。

      另外，因爲這個電路須要運放的輸出端可輸出正負電壓，所以其運放元器件在選型時要使用那種正負雙電源供電的運放器件。

 

 

2. 儀表放大器

      儀表放大器（instrumentation amplifier）電路被普遍應用於微小信號的放大和測量，它由3個運放和7個電阻構成。以下圖所示：

圖8-05.02 

      因爲這種電路的形式比較固定，所以儀表放大器常被製做於一塊集成芯片中，芯片內部含有三個運放和6個通過激光校準的精密電阻R，可調電阻R_G留給用戶在片外配置，以使用戶能夠自行調節放大倍數。

      下面咱們對這個電路進行分析：

      運放A₃爲前面咱們分過的差分放大電路，因爲其四個配置電阻R阻值相等，其輸出電壓V_o的表達式爲：

      運放A₁和A₂的反相輸入端分別和它們的同相輸入端虛短，而且因爲運放的輸入電流爲0，故流過R_G的電流和流過其上下兩個電阻R的電流相同，所以可對這三個電阻分別使用歐姆定律列出如下方程組：

      根據上兩式，可推導出輸出V_o1-V_o2和輸入V_i1-V_i2的關係：

      儀表放大器最終輸出的表達式爲：

      經常使用的儀表放大器集成芯片有LH003六、AD8221等。

     

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