低频等效电路低频等效电路

在我们进行电路计算时,是将运放作为一个完整的独立器件来对待的.因此在计算时常常是用一个等效

电路来代替各种型号的运放.(当然由于各种运放的性能不同,反映在等效电路中的参数不同).由于运放大多

用于频率不很高的场合,所以我们给出低频时的等效电路,如图所示.

因为运放的信号输入端有两个,输出端是一个,故在图中只画出了这三端.用一个三角形表示运放.两个输

入端中,标" "的为同相输入端;标"-"的为反相输入端.输入回路中既考虑了IIB,也考虑了IIO;同时也考虑了

UIO及差模输入电阻rid.在rid上的电压就是差模电压UId.从输出端看进去是考虑差模放大倍数的等效电压源

Aod*UId和考虑共模放大倍数的等效电压源Aoc*(U U-)/2及输出电阻ro(U 和U-分别表示同相端和反相端的

电压).

当我们只讨论信号的放大时(即不讨论IIB,IIO及UIO的影响),输入回路中可以只留下rid;由于Aoc<

所以常将Aoc的影响忽略.这样得到一个简化运放等效电路,如图所示.今后常用如图所示的符号来代表运放.

为简便起见,电源,调零端和为消除自激振荡而设的外接补偿电容端均予省略,在有必要时再画出.

低频等效电路开环差模电压放大倍数Aod

这是指运放在无外加反馈回路的情况下的差模放大倍数,Aod=^Uod/^Uid.也就是我们前面计算的Au.

用分贝表示则是20lg|Aod|.性能较好的运放其Aod可达140dB以上.理想运放的Aod为无穷大.

低频等效电路共模抑制比KCMR

它的定义在前面已经给出了,KCMR=|Aod/Aoc|,也常用分贝表示,即20lgKCMR.理想运放的KCMR=无穷大.

三.差模输入电阻rid　就是指输入差模信号时运放的输入电阻.rid越大,对信号源的影响越小,理想运放的rid=无穷大.

低频等效电路输入失调电压UIO

它是指为了使输出电压为零而在输入端加的补偿电压(在去掉外接调零电位器作用时).他反映了

运放本身输入级差放对管UBE(或UGS)的失配程度.实际电路中,一般当uI=0时,uO不=0.我们设想在输入

端人为地加一个电压UIO,使uO=0.那么UIO实际上是uI=0时的输出电压折合到输入端电压的负值.UIO=

-(UO|uI=0)/Aod.UIO越小表明电路匹配越好.理想运放的UIO=0.

低频等效电路输入失调电压的温漂dUIO/dT

UIO可以通过调零电位器进行补偿.但是UIO也是随温度而变化的,dUIO/dT就是UIO的温漂系数,是衡

量运放温漂的重要指标.用电位器不能使dUIO/dT=0,甚至不一定能使他下降.dUIO/dT越小表明运放温漂

越小.理想运放的dUIO/dT=0.

低频等效电路输入失调电流IIO

这是反映差放对管输入电流不对称程度的参数.以IIO=|IB1-IB2|表示.IIO越小越好,理想运放IIO=0.

低频等效电路输入失调电流的温漂dIIO/dT

其意义与dUIO/dT类似,它是IIO的温度系数.对于理想的运放dIIO/dT=0.

低频等效电路输入偏置电流IIB

这是指输入差放管的基极(栅极)偏置电流,以IIB=0.5*(IB1 IB2)来表示.IIB大,则信号源内阻不同时,

对运放静态工作点影响大;同时IIB大,则IIO也容易大.IIB会影响温漂和运算精度(以后会看到有关的分析).

理想运放的IB1=IB2=0.

低频等效电路最大共模输入电压UIcMAX

运放在工作时,常会遇到输入信号中既有差模成分又有共模成分的情况.如果共模成分超过一定限度,运

放就不能正常工作.这个极限就定义为UIcMAX.在使用中一般不能超过此值.

低频等效电路最大差模输入电压UIdMAX

从运放输入端看进去,一般都有两个(或多于两个)串联在输入回路的PN结,有正有反.若输入端的差模电

压过高,会使反向PN结击穿.UIdMAX就是所允许的最大差模输入电压值.NPN硅管PN结的反向耐压较低只有几伏

,PNP横向管则耐压可达几十伏.

低频等效电路十一.-3dB带宽fH

这就是以前定义过的截止频率.理想运放的fH=无穷大.

低频等效电路单位增益带宽fC

与晶体管的特征频率fT类似.这是指Aod下降到零分贝(即Aod=1)时的信号频率.是放大器的品质因数

--增益带宽积的体现.若运放在f低频等效电路转换速率SR

这个指标是反映运放对于高速变化的输入信号的响应情况.定义为SR=|duO/dt|max.也就是说,只有当

输入信号变化斜率的绝对值小于SR时,输出才能按线性化的规律变化.SR越大表明运放的高频性能越好.

还有其他一些指标,这里不一一介绍了.比如输出电阻,定义很明确,rO越小,带负载能力越强.理想运放

的ro=0.

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低频或超低频振动测量套件专利目的

《低频或超低频振动测量套件》提出了一种可以解决上述问题的低频或超低频振动测量套件。

低频或超低频振动测量套件技术方案

《低频或超低频振动测量套件》的发明人发现，2010年9月前在航天系统中使用的、应用于飞行器姿态控制的石英挠性伺服加速度计具有体积小、重量轻、高分辨率和稳定性好等特点，且具有直流响应的特性。如果将该类传感器应用于低频或超低频振动测量，并针对该类传感器设计特定的电源和适调放大器，则可以对低频或超低频振动进行精确的测量。该发明基于上述发现而做出。

根据《低频或超低频振动测量套件》的一个方面，提供了一种低频或超低频振动测量套件，包括：石英挠性加速度计，测量低频或超低频振动并输出以电压或者电流方式表示的低频或超低频振动信号；适调放大器，接收所述石英挠性加速度计输出的低频或超低频振动信号，对所述低频或超低频振动信号进行可选的放大处理并输出经处理的低频或超低频振动信号；以及稳压电源部件，用于为所述适调放大器提供稳压电源，其中所述稳压电源部件包括：电源输入端，以提供输入电源；耦接到所述电源输入端的一级稳压部件以及耦接到所述一级稳压部件的二级稳压部件，所述一级和二级稳压部件构成反馈式跟踪稳压电路，以降低所述输入电源电压的波动；耦接到所述二级稳压部件的LC滤波电路，以进一步过滤所述电源电压中的高频分量；以及电源输出端，输出经稳压的电源给所述适调放大器。

可选地，稳压电源部件的电源输出端还输出经稳压的电源到挠性加速度计。

可选地，稳压电源部件还包括耦接在所述LC滤波电路和所述电源输出端之间的三级稳压部件，用于进一步降低所述电源电压的波动。

可选地，适调放大器还包括：调零电路，接收来自所述稳压电源部件的经稳压的电源，并提供与所述低频或超低频振动信号中的静态分量相对应的调零信号；减法器，接收所述低频或超低频振动信号和所述调零信号，并输出从所述低频或超低频振动信号中减去所述调零信号之后的经调零信号；多级直流放大器，接收所述经调零信号并进行多级直流放大，以提供多个放大后的低频或超低频振动信号；以及多个有源滤波器，接收来自所述稳压电源部件的经稳压的电源，用于对所述放大后的低频或超低频振动信号进行滤波。

低频或超低频振动测量套件改善效果

根据《低频或超低频振动测量套件》的发明人的实验结果表明，根据《低频或超低频振动测量套件》的适调放大器在0.01赫兹～100赫兹的低频或超低频振动范围内取得了较好的测量效果。