一種光傳感器高性能放大電路的設(shè)計(jì)研究
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NE5534A是一種高速、低噪聲運(yùn)算放大器，它的等效輸入噪聲電壓較小，其典型值為3．5 nV／Hz，單位增益帶寬為10 MHz，典型共模抑制比為100 dB，電源電壓范圍為-3～-20 V，+3～+20 V，具有0．02％的增益偏差，消耗電流8 mV，具有良好的動(dòng)態(tài)特性。根據(jù)理想運(yùn)算放大器的特點(diǎn)和“虛短”、“虛斷”的概念，可知運(yùn)放兩輸入端電壓相等，即：U+=U-，又Uin=U+，由此可得流過電阻R2的電流為IR2=U-／R2=U+ ／U2=Uin／R2，IR2=IRJ。
運(yùn)算放大器的輸出為：
因一級放大倍數(shù)為8位，選擇電阻RJ=10R2，由此可得運(yùn)放輸出為：
第2級放大器A2根據(jù)輸入電平在寬范圍改變增益，經(jīng)過2級放大器把光電晶體管VT的入射光電平放大到足夠檢測到的電平，再經(jīng)過同步檢波器與低通濾波器后加到A4比較器的同相輸入端，與加在反相輸入端通過RP2設(shè)定的電壓進(jìn)行比較，若超過RP2設(shè)定的電壓，A4輸出高電平，最后經(jīng)2級反相器整形輸出。
4 光傳感器放大電路的改進(jìn)
近年來，數(shù)字電路呈主導(dǎo)應(yīng)用，但是，信號的檢出、測量等還是模擬信號，因此，必須對此類放大器進(jìn)行深入研究。采用運(yùn)算放大器設(shè)計(jì)的傳感器放大電路其改進(jìn)的措施主要有：
(1)負(fù)反饋特性
對于多級級聯(lián)的放大器電路，為防止巴克豪森振蕩，負(fù)反饋不可太深，同時(shí)引入相位補(bǔ)償電容。
(2)電源電壓選用
包含直流的低頻放大電路，其輸出電壓通常在5～10 V，因此，如果要求較高的輸出電平，運(yùn)算放大器的直流電壓應(yīng)選擇大于10 V以上，這樣可以避免放大器輸出峰值超過電源電壓而形成電源的波動(dòng)。同時(shí)，物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用場合大部分是微弱信號，因此，必須充分考慮電源去耦，通常在直流電源進(jìn)入運(yùn)放之前加入100 Ω去耦電阻。
(3)輸入濾波器設(shè)計(jì)
對于高精度mV級的DC放大器，其各種交流干擾都將成為放大器寄生信號的重要信號源，因此，必須在運(yùn)算放大器的輸入端加輸入濾波器，通常由一個(gè)大電阻(4．7 kΩD和一個(gè)小電容(3．3μF)構(gòu)成RC濾波，如圖3所示。本文引用地址：http://www.butianyuan.cn/article/162238.htm
5 結(jié)語
物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的興起需要對多項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步研究和改進(jìn)及相互融合，為適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，傳感器放大電路需要研究和改進(jìn)的方面還有很多。本文給出的放大器的設(shè)計(jì)理論和方法主要適用光傳感器應(yīng)用場合，以三級獨(dú)立和關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)為特點(diǎn)，通過驅(qū)動(dòng)電路、阻抗設(shè)計(jì)、負(fù)反饋、濾波設(shè)計(jì)、電源低耗設(shè)計(jì)、整形輸出等技術(shù)的引入，使放大器具有低噪聲、靈敏度高、波動(dòng)性好、低能耗、微型化、壽命長等特點(diǎn)。
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