了解模擬世界中的放大器

作者：Rob Reeder

模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)、 數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)、 傳感器、執(zhí)行器、放大器——這些都是用來描述我們生活其中的模擬世界術(shù)語(yǔ)。它們是如何連接，又是如何工作的呢？ 為便于理解，本文將回顧放大器的基礎(chǔ)知識(shí)。

放大器（Amplifier，亦稱amp）可讓設(shè)計(jì)人員將傳感器和執(zhí)行器與轉(zhuǎn)換器相連，如圖1所示。放大器將低電平、高源阻抗信號(hào)轉(zhuǎn)換為高電平、低源阻抗信號(hào)，以便輸入轉(zhuǎn)換器。

圖1. 模擬轉(zhuǎn)電子信號(hào)處理

放大器有幾種類型，包括：
• 運(yùn)算放大器（運(yùn)放）
• 功率放大器
• RF放大器
• 儀表放大器

最常用的器件是運(yùn)算放大器，這類放大器是一種三端器件，可放大輸入端的小信號(hào)。它們被稱為“運(yùn)算”放大器，是因?yàn)榭梢詫⑺鼈兣渲脼閳?zhí)行不同的操作或?qū)崿F(xiàn)不同的功能，如正放大、反相放大和濾波。運(yùn)算放大器通常用作模擬設(shè)計(jì)中的基本構(gòu)建模塊。使用運(yùn)算放大器幾乎可以實(shí)現(xiàn)任何操作：放大、濾波、電平轉(zhuǎn)換、比較和驅(qū)動(dòng)ADC。當(dāng)系統(tǒng)較為復(fù)雜，并且需要用到多個(gè)放大器、多個(gè)無源器件，或者要求無源器件之間具有良好匹配時(shí)，電路設(shè)計(jì)就會(huì)有一定的難度。多個(gè)運(yùn)算放大器可以組合成為最復(fù)雜的放大器。

儀表放大器通常用于放大電橋以及生物電信號(hào)。電橋在其兩個(gè)端點(diǎn)之間形成較小的差分信號(hào)。由于電橋具有高源阻抗，設(shè)計(jì)時(shí)需要用到高輸入阻抗以及高增益。這就是儀表放大器解決方案最適合用來解決這類問題的原因所在。

圖2. 通用儀表放大器