测量电路设计 模拟电路篇PDF电子书下载

第1章 前置放大器的低噪声技术 1

1.1 前置放大器应该具备的性能 1

1.1.1 能够可靠地放大信号 1

1.1.2 低频电路的输入阻抗要高 2

1.1.3 前置放大器中采用非反转放大电路 3

1.2 热噪声（Thermal Noise） 4

1.2.1 电阻中产生的热噪声 4

1.2.2 热噪声的性质 5

1.2.3 噪声的单位——V/？（噪声密度） 6

1.3 OP放大器电路中产生的噪声 7

1.3.1 非反转放大电路中产生的噪声 7

1.3.2 双极晶体管OP放大器与FET输入OP放大器 9

1.3.3 OP放大器噪声的三个频率范围 10

1.3.4 用噪声系数NF评价放大器的噪声 11

1.3.5 噪声系数NF的意义 12

1.4.1 放大电路的频率上限 13

1.4 前置放大器的频率特性和失真特性 13

1.4.2 振幅增大时的频率特性 14

1.4.3 线性度与失真率 15

第2章 低噪声前置放大器的设计、制作及评价 17

2.1 前置放大器的设计 17

2.1.1 前置放大器 17

2.1.2 OP放大器（NJM5534）的噪声特性 20

2.1.3 消除失调漂移的电路 21

2.1.4 超级伺服电路的积分常数 22

2.2 前置放大器的调整及特性的确认 24

2.2.1 直流失调电压及其调整 24

2.2.2 增益频率特性的确认 25

2.2.3 输出最大振幅时频率特性的确认 27

2.2.4 观察过渡响应特性 27

2.2.5 电路的噪声特性 29

2.2.6 计算输入换算噪声电压密度 30

2.2.7 测量输入换算噪声电压密度的频率特性 30

2.2.8 失真率 33

专栏A 噪声特性的评价 36

第3章 电流输入放大器的设计 39

3.1 电流输入放大器概述 39

3.1.1 电流输入放大器 39

3.1.2 实现电流输入放大器的两种电路 40

3.1.3 从噪声角度看负反馈电流输入前置放大器的效果 41

3.1.4 检测大电流的电流输入前置放大器 42

3.2.1 负反馈电流输入前置放大器的S/N 44

3.2 负反馈电流输入前置放大器的设计 44

3.2.2 负反馈电流输入前置放大器的模拟 45

3.2.3 负反馈电流输入用OP放大器的选择 48

3.2.4 反馈电阻——大电阻的选择 49

3.2.5 前置放大器的实装技术 50

3.3 实际的负反馈电流输入放大器 52

3.3.1 试制的电流输入放大器的概况 52

3.3.2 实际特性的测量 53

3.4.1 测量用电流互感器（CT）的特性 55

3.4 CT中使用的电流输入放大器 55

3.4.2 实际的CT用前置放大器 57

专栏B 印制电路板的绝缘性 59

第4章 负反馈电路的解析与电路模拟 61

4.1 稳定负反馈电路的构成 61

4.1.1 负反馈电路 61

4.1.2 负反馈的优点与缺点 62

4.1.3 开环、闭环及其稳定性 62

4.1.4 稳定的负反馈电路的相位特性 65

4.1.5 实际的OP放大器中分布有多个电容器 69

4.1.6 含有两个滞后要素的情况 69

4.1.7 具体的模拟例 71

4.1.8 为了减小高频特性的牺牲，合成两个时间常数 72

4.1.9 大反馈量下实现稳定的负反馈 74

4.1.10 给β（反馈）电路追加相位超前补偿 76

4.2 电容性负载对OP放大器的影响 77

4.2.1 OP放大器接电容性负载 77

4.2.2 测量OP放大器的输出阻抗 78

4.2.3 由厂商提供的宏模型模拟输出阻抗 81

4.2.4 电容性负载特性的模拟 82

4.2.5 实际测量电容性负载特性 84

4.2.6 减小电容性负载影响的电路 86

专栏C 测定频率特性 87

第5章 差动放大器技术的应用 89

5.1 共态噪声的消除 89

5.1.1 常态噪声与共态噪声 89

5.1.2 共态噪声转换为常态噪声 90

5.2 差动放大器 92

5.2.1 差动放大器 92

5.2.2 差动放大器与输入电缆的连接 93

5.2.3 高输入阻抗的FET OP放大器 94

5.2.4 输入偏置电流的影响 95

5.2.5 减少输入偏置电流影响的方法 96

5.2.7 差动放大器的性能——共态抑制比 98

5.2.6 要注意FET OP放大器输入失调电压的温度漂移 98

5.3 改良的差动放大器 99

5.3.1 一个OP放大器的差动放大器 99

5.3.2 使用多个OP放大器的差动放大器 99

5.3.3 信号电缆电容成分的影响 101

5.3.4 消除电缆电容的隔离驱动 102

5.3.5 用同相电压驱动电源 103

5.3.6 差动放大器产品——测试设备用放大器 104

5.4.1 制作的前置放大器概况 106

5.4 差动放大器的实验 106

5.4.2 确定电路的参数 108

5.4.3 试制的差动放大器的增益-频率特性 108

5.4.4 制作的差动放大器的CMRR特性 110

5.4.5 噪声与失真特性 111

5.4.6 确认电源升压对CMRR特性的改善 114

第6章 隔离放大器的使用 117

6.1 隔离放大器的作用 117

6.1.1 隔离放大器 117

6.1.2 处理不同电位的信号 118

6.1.3 切断接地环路 119

6.1.4 保证安全，防止误动作和事故的扩大 120

6.2 隔离放大器的结构 121

6.2.1 ISO放大器的内部结构 121

6.2.2 应用变压器的ISO放大器 122

6.2.3 应用光耦合器的ISO放大器 125

6.2.4 使用电容器的ISO放大器 126

6.3 隔离放大器的特性 127

6.3.1 选用ISO放大器的要点 127

6.3.2 隔离态噪声抑制特性IMRR 128

6.3.3 绝缘阻抗 128

6.3.4 ISO放大器的绝缘耐压 129

6.3.5 ISO放大器的频率特性 130

6.3.6 ISO放大器的直线性 132

6.3.7 ISO放大器的噪声 132

6.4.1 隔离放大器与前置放大器的相对位置 134

6.4 隔离放大器的使用方法 134

6.3.8 直流失调的温度漂移 134

6.4.2 消除噪声的滤波器的配置 135

6.4.3 不输入无用的高频信号 136

6.4.4 当噪声源靠近ISO放大器时 137

6.4.5 ISO放大器的实装——绝缘是重要的问题 137

6.4.6 外接电源——使用DC/DC转换器 139

6.4.7 不使用ISO放大器的隔离的方法 139

6.4.8 输入浮置的信号调节器 141

6.5.1 试制隔离放大器 143

6.5 基于光耦合器的非调制型隔离放大器的制作 143

6.5.2 从分析光耦合器的特性入手 144

6.5.3 隔离放大器的设计 146

6.5.4 关于线性传输 147

6.5.5 测量频率特性 148

6.5.6 隔离特性IMRR 150

6.5.7 失真特性与噪声特性 151

6.5.8 使用保证特性相似的光耦合器 154