高精度放大电路

童心老叟

高精度放大电路 [复制链接]

 

修一台进口呼吸机，其中压力检测和速率输出放大电路是酱紫的。
运算放大器三种：其中两个是不常用的，LT1079和LM301，另外一个是741.
基准电源为LM336，传感器为霍尼韦尔SCX01D，面板精密电位器为BOURNS 3950系列。

图是画完了，还想究究道理，发上来求教一番。
大师们请仔细看图，讲一讲原理，可好？

maychang

741可算不上精密，应该算是很“粗糙”的运放。另两种运放，从其输出接入4013看，大概也不是什么精密运放。
此电路，是模拟电路又接入了数字电路。模拟电路的输出只要能够触发数字电路计数即可。

童心老叟

maychang 发表于 2019-1-23 16:47
741可算不上精密，应该算是很“粗糙”的运放。另两种运放，从其输出接入4013看，大概也不是什么精密运放。
...

嗯，741和LM301都是通用型运放，只是他为什么不用324这种大路货呢?
741驱动数码管显示器，301 驱动只是个发光二极管，想来精度无需高企。
另外那个LT1079 是个微功耗四运放，精度相对来说高一些。
有资料说：“同类竞争器件的微功率性能是以严重降低精度、噪声、速度和输出驱动指标为代价来实现的。LT1078 / LT1079 的设计工作专注于在不牺牲其他参数的情况下减小电源电流。它们所提供的失调电压是所有双路或四路非斩波器稳定运放 (微功率或其他类型) 中最低的。与此前的微功率运放相比，失调电流、电压和电流噪声、摆率及增益带宽乘积指标均改善了 2~10 倍。
电压噪声频谱的 1/f 拐角频率位于 0.7Hz，与任何单片式运放相比至少低了三倍。由此实现的低频 (0.1Hz 至 10Hz) 噪声性能只有那些电源电流比其高出一个数量级的器件才能提供。 ”
这是不是说它（1079）只是个“微功耗”性能”优异？

童心老叟

maychang 发表于 2019-1-23 16:47
741可算不上精密，应该算是很“粗糙”的运放。另两种运放，从其输出接入4013看，大概也不是什么精密运放。
...

这个电路中使用了精密10圈电位器，基准电压也不是常见的431 ，而是LM336.都不是常见的元件。
在LM336旁边有个电阻R7，它的色环是“棕红白白绿”，算下来是129000000000，0.25%的误差，高精度电阻。
129KM？！可在板实测电阻只有42K左右，这差别也太大了吧？！
另外，LT1079的A、B、C三个单元应该是构成个差分放大器吧？
还有，运放LM301的8脚为什么接了个二极管D3？起什么作用？
8脚为301的补偿端。

童心老叟

还回复了个帖子，不知道为什么没显示。又在审核？

maychang

童心老叟 发表于 2019-1-23 19:07
这个电路中使用了精密10圈电位器，基准电压也不是常见的431 ，而是LM336.都不是常见的元件。
在LM336旁 ...

"这个电路中使用了精密10圈电位器，基准电压也不是常见的431 ，而是LM336.都不是常见的元件"

LM336用在AD741这个运放上，实在是大材小用了。AD741虽然比uA741强，仍然属于“粗糙”类运放。

maychang

童心老叟 发表于 2019-1-23 19:07
这个电路中使用了精密10圈电位器，基准电压也不是常见的431 ，而是LM336.都不是常见的元件。
在LM336旁 ...

“在LM336旁边有个电阻R7，它的色环是“棕红白白绿”……”

这个，实在是不知道。

maychang

童心老叟 发表于 2019-1-23 19:07
这个电路中使用了精密10圈电位器，基准电压也不是常见的431 ，而是LM336.都不是常见的元件。
在LM336旁 ...

“另外，LT1079的A、B、C三个单元应该是构成个差分放大器吧？”

没错。三个运放构成了仪表放大器。
另外，LT1079失调电压数十uV，失调的温度系数也很小，可以称为精密运放。
但是，U7D是出于什么目的，不清楚。有可能是为了对三个运放构成的仪表放大器调零。

maychang

童心老叟 发表于 2019-1-23 19:07
这个电路中使用了精密10圈电位器，基准电压也不是常见的431 ，而是LM336.都不是常见的元件。
在LM336旁 ...

“另外，LT1079的A、B、C三个单元应该是构成个差分放大器吧？”

三个LT1079构成的仪表放大器再精密，到了LM301这里也白搭，更何况LM301这一级电压增益高达300多倍。

LM301输出接到4013(双D触发器)复位端，而4013是数字电路芯片，其输入电平很不确定。我估计该电路必须要经过人工仔细调整各电位器才能够使用，而且不能随意更换芯片。

maychang

童心老叟 发表于 2019-1-23 19:07
这个电路中使用了精密10圈电位器，基准电压也不是常见的431 ，而是LM336.都不是常见的元件。
在LM336旁 ...

还有，运放LM301的8脚为什么接了个二极管D3？起什么作用？
8脚为301的补偿端。

8脚是补偿端，这个我知道。
但是我不知道为什么补偿端接上了一支二极管。

童心老叟

maychang 发表于 2019-1-23 16:47
741可算不上精密，应该算是很“粗糙”的运放。另两种运放，从其输出接入4013看，大概也不是什么精密运放。
...

三个放大器中，741和LM301 都是通用运放，可他为什么不用常见的LM324呢？
741的输出信号提供给LED数码管显示速率。LM301的输出只是通过4013触发发光二极管。
至于LT1079，是放大霍尼韦尔压力传感器（SCX01D）的信号，驱动灯条,显示压力数值,单位是:厘米水柱（cm H2O），也是个相对的量，不是绝对值。所以，还真不知道它是不是高精度运放。
LT1079厂方资料说：
“同类竞争器件的微功率性能是以严重降低精度、噪声、速度和输出驱动指标为代价来实现的。LT1079 的设计工作，专注于在不牺牲其他参数的情况下减小电源电流。它们所提供的失调电压，是所有双路或四路非斩波器稳定运放 (微功率或其他类型) 中最低的。
与此前的微功率运放相比，失调电流、电压和电流噪声、摆率及增益带宽乘积指标均改善了 2~10 倍。
电压噪声频谱的 1/f 拐角频率位于 0.7Hz，与任何单片式运放相比至少低了三倍。由此实现的低频 (0.1Hz 至 10Hz) 噪声性能，只有那些电源电流比其高出一个数量级的器件才能提供。”
如此，是不是说它的之处在于“微功耗”？或者说只有微功耗是它的优点，而不是高精度？！
这台仪器并不是便携式的，是放在实验室的台子上使用。是不是也没必要用微功耗放大器了？

童心老叟

maychang 发表于 2019-1-23 20:07
“另外，LT1079的A、B、C三个单元应该是构成个差分放大器吧？”

没错。三个运放构成了仪表放大器。
...

有两个校准电位器：TRANS ZERO ---传感器调零，TRANS SPAN ---量程校准。说明书提示每六个月校准一次。
U7D应该是参与调零校准 ，TRANS ZERO电位器画在那里好像不太容易理解。是不是这样？

童心老叟

按照版友的提示，首贴的图重新整理了一下。把无关的标号之类都去掉了。这样看起来干净点儿。

童心老叟

童心老叟 发表于 2019-1-28 11:21
按照版友的提示，首贴的图重新整理了一下。把无关的标号之类都去掉了。这样看起来干净点儿。

本来想直接编辑首贴，可这里好像不允许。只好作罢

童心老叟

maychang 发表于 2019-1-23 20:35
还有，运放LM301的8脚为什么接了个二极管D3？起什么作用？
8脚为301的补偿端。

8脚是补偿端，这个我 ...

是不是我判断错误？这个二极管长相与4148一样，没焊下来，只是能隐约看见“4”和“1”。

maychang

童心老叟 发表于 2019-1-28 11:24
是不是我判断错误？这个二极管长相与4148一样，没焊下来，只是能隐约看见“4”和“1”。

“这个二极管长相与4148一样”
那就是说，封装一样。
不过，封装一样，仍然没办法判断为什么有这么个元件接到LM301补偿端。

童心老叟

maychang 发表于 2019-1-28 12:11
“这个二极管长相与4148一样”
那就是说，封装一样。
不过，封装一样，仍然没办法判断为什么有这么个元 ...

呵呵，我是想问：是不是有可能是稳压二极管？

maychang

童心老叟 发表于 2019-1-28 14:46
呵呵，我是想问：是不是有可能是稳压二极管？

“是不是有可能是稳压二极管？”

没有必要稳压吧？电源不过是正负5V。
再说，稳压管接到补偿端是什么目的呢？实在看不出来。

童心老叟

maychang 发表于 2019-1-28 16:00
“是不是有可能是稳压二极管？”

没有必要稳压吧？电源不过是正负5V。
再说，稳压管接到补偿端是什么 ...

嗯，暂且放下D3。
对于放大器还有些问题：
我们常用的324等通用放大器。都是只有正向、反向输入端和输出端就够了。
而OP07、741 和这个LM301多出来的平衡、补偿端，它们到底是做什么用的？
是不是这种放大器就不适合用“虚断”，“虚短”来分析了？
看了一些资料，均不得要领。能否解释一下？谢谢！

maychang

童心老叟 发表于 2019-1-30 10:48
嗯，暂且放下D3。
对于放大器还有些问题：
我们常用的324等通用放大器。都是只有正向、反向输入端和输 ...

OP07、741等型号运放的平衡端，用于抵消运放的失调电压。通常是在两平衡端之间接一个电位器，电位器中点接电源正端。调整电位器可以使运放两输入端之间电压为零(两输入端短路)时运放输出也为零。某些型号如324等没有平衡端，那就只能另外加平衡电路，外电路稍微麻烦一些。