電壓放大器(VoltageAmplifier)是提高信號(hào)電壓的裝置。對(duì)弱信號(hào),常用多級(jí)放大,級(jí)聯(lián)方式分直接耦合、阻容耦合和變壓器耦合,要求放大倍數(shù)高、頻率響應(yīng)平坦、失真小。當(dāng)負(fù)載為諧振電路或耦合回路時(shí),要求在指定頻率范圍內(nèi)有較好幅頻和相頻特性以及較高的選擇性。
電壓放大器工作原理
運(yùn)算放大器的核心是一個(gè)具有恒流源的差分放大器,由于恒流源的作用盡量的保證晶體管的工作點(diǎn),能在晶體管特性曲線比較線性的一段工作,并且采用了深度的負(fù)反饋使整個(gè)運(yùn)算放大電路對(duì)信號(hào)具有較好的線性放大。一個(gè)運(yùn)算放大器為了保證有一定的增益,都是采用多級(jí)直流放大器的組合,在制造時(shí)就在一個(gè)芯片上完成,以集成電路運(yùn)算放大器的形式出現(xiàn);保證了良好的耦合特性及穩(wěn)定性。所以運(yùn)算放大器就是高質(zhì)量的模擬放大器的代名詞。
由于運(yùn)算放大器的核心是一個(gè)差分放大器,所以就有兩個(gè)輸入端,和一個(gè)輸出端,其在電路圖上的表示符號(hào),引腳的位置和電壓比較器一樣;兩個(gè)輸入端和輸出的關(guān)系也有同相輸入端和反相輸入端的稱呼。這兩個(gè)輸入端都可以輸入信號(hào)(對(duì)稱的差分信號(hào));也可以,一個(gè)輸入端設(shè)定為基準(zhǔn)電壓,一個(gè)輸入端輸入模擬信號(hào)。
運(yùn)算放大器既然能把信號(hào)進(jìn)行放大,顯然我們用他來代替電壓比較器作為電壓比較用也是沒有問題的,就有許多電路的電壓比較電路就采用了運(yùn)算放大器電路完成的。不過運(yùn)算放大器作為電壓比較器使用;其靈敏度、反映速度都要差的多,還是不要這樣替代用的為好,但是電壓比較器是絕對(duì)不能作為運(yùn)算放大器用的。在一般的電路原理圖上運(yùn)算放大器和電壓比較器,光從符號(hào)上很難區(qū)分圖紙上表示的是運(yùn)算放大器還是電壓比較器,只能通過對(duì)電路的分析,進(jìn)行判斷。
十倍電壓放大器電路圖(一)
工頻干擾是腦電信號(hào)的主要干擾,雖然前置放大電路對(duì)共模干擾具有較強(qiáng)的抑制作用,但部分工頻干擾是以差模信號(hào)方式進(jìn)入電路的,且頻率處于腦電信號(hào)的頻帶之內(nèi),加上電極和輸入回路不穩(wěn)定等因素,前級(jí)電路輸出的腦電信號(hào)仍存在較強(qiáng)的工頻干擾,所以必須專門濾除。具體設(shè)計(jì)見圖4,仿真曲線和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)曲線見圖5(a)、(b)。圖4中的LT1112是Linear公司生產(chǎn)的雙路低功耗、高精度、皮安輸入運(yùn)算放大器。
電壓放大電路
由于腦電信號(hào)頻率低,因此該電路采用交流自舉技術(shù),使得在低頻時(shí)也具有很高的輸入阻抗,從而具有較強(qiáng)的交流耦合能力。自舉要完全發(fā)揮作用,必須在圖4中R1的下端提供特別靠近其上端的電壓。這樣,電阻R1上流過的電流就很小,因而阻抗就很大。否則,就發(fā)揮不出自舉效果。其輸入阻抗ZIN=Xcl+Rl+R2+R1·R2/KC2≈R1.R2/XC2。按照?qǐng)D4電路中的參數(shù)可以求得:ZIN(1 Hz)=188.46 kΩ,ZIN(10 Hz)=2 MΩ,如想進(jìn)一步提高輸入阻抗,則必須增大Rl、R2、C2的數(shù)值。具體設(shè)計(jì)見圖6。
十倍電壓放大器電路圖(二)
阻容耦合分壓偏置共發(fā)射極電壓放大電路如圖3.7a.1所示。該電路中的雙極型晶體管T是電路中的放大器件,它能把輸入回路(基極—發(fā)射極)中微小的電流信號(hào)在輸出回路中(集電極—發(fā)射極)放大為一定大小的電流信號(hào)。輸出回路中得到的較大輸出電流是源自直流電源,雙極型晶體管在電路中實(shí)際上起著電流控制作用。UCC電源提供放大電路能量,還為雙極型晶體管的集電極提供反向偏置,使其處于放大工作狀態(tài);并通過基極電阻RCCUB1和RB2的分壓,提供合適的基極電壓,調(diào)節(jié)電位器RP的阻值可以改變基極電流,從而改變集電極電流。
集電極電阻RC可以將集電極電流的變化變換為集電極電壓的變化,在輸出回路中得到放大的電壓信號(hào)。發(fā)射極電阻RE對(duì)集電極電流的直流分量有負(fù)反饋的作用,穩(wěn)定了靜態(tài)工作電流。發(fā)射極電容CE對(duì)集電極電流的交流分量提供了交流通路,起了分流交流作用。C1、C2能夠分隔直流電位,通過交流分量電流,起到隔直流通交流的作用;它們分別把交流信號(hào)電流輸入基極以及把放大后的交流信號(hào)電壓送到負(fù)載端,而不影響晶體管的直流工作狀態(tài)。
評(píng)論
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