儀表放大器的工作原理 - 弱信號放大電路的設(shè)計

??? 如圖4所示電路，如果R5=R6，R1=R2且R3=R4，則
??? u0=(ui2-ui1)(1+2R5／RG)(R3／R1)
??? 如果A1和A2使用的是相同的運算放大器，則它們的共模輸出電壓和漂移電壓相等，加到A3差放后，將被相互抵消，因而整個電路具有很強的共模抑制能力，很小的輸入失調(diào)電壓和較高的差模電壓增益。
2．2 電路原理圖
??? 根據(jù)儀表放大器的原理，設(shè)計出利用TLC2652構(gòu)成的弱信號放大電路如圖5所示。

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??? 如圖5所示電路，利用兩片TLC2652來實現(xiàn)輸入緩沖，TLC2652有極其微小的輸入失調(diào)電壓，且共模輸出電壓相等，利用低噪聲、低輸入偏置電流OP1177作為差分放大電路。電容C1、C2、C3、C4接到TLC2652的CxA和CxB引腳作為記憶電容存儲失調(diào)電壓，以實現(xiàn)校零。電容C5、C6、C7、C8、C9作為電源濾波電容，用于濾除高頻干擾。根據(jù)儀表放大器的工作原理知該電路的增益G=(1+2X300／2)(100／10)=3010。

3 仿真分析
??? 依據(jù)該弱信號放大電路，在Multisim10．0軟件中搭建電路進行了仿真分析。設(shè)輸入信號的頻率為60 Hz，ui1和ui2幅度均為10μVp，利用Transient Analysis，可以得到電路的輸出波形如圖6所示。拖動標尺，可以計算出此時的電路增益G約為3 000，即69．5dB。
??? 運行Analysis下的ACAnalysis，得到如圖7所示的頻率特性曲線。從該圖中我們可以看到該放大電路在中低頻率情況下幅頻特性和相頻特性都比較平穩(wěn)。通過拖動標尺，可以得到該電路的帶寬約為300Hz。

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??? 利用Multisim軟件仿真測量還可以得到該電路的輸入電阻很大，約為幾十MΩ；輸出電阻很小，小于1Ω；共模抑制比可以達到60dB以上；電路失真率小于0．05％；在300Hz的帶寬內(nèi)頻率穩(wěn)定度小于0．02％。

4 結(jié)束語
??? 本文針對低頻信號利用TLC2652設(shè)計了一個弱信號放大電路，并且利用Multisim軟件進行了仿真分析，分析結(jié)果表明各項指標都達到了設(shè)計要求，在實踐中有一定的應(yīng)用價值。但是做成實物電路還必然會引入部分噪聲，例如PCB板的布線、材料的選擇都需要注意。