第三生物医学常用放大器课件

第三生物医学常用放大器第三生物医学常用放大器1优选第三生物医学常用放大器优选第三生物医学常用放大器优选第三生物医学常用放大器2 第一节第一节 生物医学信号的特点及频谱生物医学信号的特点及频谱 携带生物信息的信号称为生物信号。其中生物电信号是携带生物信息的信号称为生物信号。其中生物电信号是由于人体内各种神经细胞自发地或在各种刺激下产生和由于人体内各种神经细胞自发地或在各种刺激下产生和传递的电脉冲，肌肉在进行机械活动时也伴有电活动所传递的电脉冲，肌肉在进行机械活动时也伴有电活动所产生的信号，如心电、脑电、肌电等。非生物电信号是产生的信号，如心电、脑电、肌电等。非生物电信号是由于人体各种非电活动产生的信号，如心音、血压波、由于人体各种非电活动产生的信号，如心音、血压波、呼吸、体温等。医学中还常通过在人体上施加一些物理呼吸、体温等。医学中还常通过在人体上施加一些物理因素的方法来获得生物信号，如各种阻抗图，它以数十因素的方法来获得生物信号，如各种阻抗图，它以数十千赫交流电通过人体的一定部位，获得阻抗或导纳变化千赫交流电通过人体的一定部位，获得阻抗或导纳变化的波形图；又如超声波诊断仪器，它向人体发射脉冲式的波形图；又如超声波诊断仪器，它向人体发射脉冲式的超声波，通过回波方式获得的生物信号。另外还有通的超声波，通过回波方式获得的生物信号。另外还有通过在体外检测人体样品的仪器、生理参数遥测仪器和放过在体外检测人体样品的仪器、生理参数遥测仪器和放射性探测仪器等获取的生物信号。上述诸多的生物信号射性探测仪器等获取的生物信号。上述诸多的生物信号被统称为生物医学信号。被统称为生物医学信号。第一节 生物医学信号的特点及频谱 携带生物信息的信号3第三生物医学常用放大器课件4 生生物物电电信信号号的的频频带带主主要要在在低低频频和和超超低低频频范范围围内内，各各种种生生物物电电中中包包含含了了频频率率很很低低的的成成分分。在在第第二二章章中中介介绍绍的的阻阻容容耦耦合合多多级级放放大大器器很很难难通通过过这这种种频频率率的的信信号号，所所以以本本章章将将介介绍绍适适应应这这种种频率特点的直流放大器。频率特点的直流放大器。通通常常生生物物电电信信号号的的幅幅度度较较低低，只只有有毫毫伏伏级级甚甚至至微微伏伏级级，而而普普通通的的电电子子元元件件的的噪噪声声相相当当于于数数微微伏伏无无规规则则电电压压，为为了了使使生生物物电电信信号号不不被被噪噪声声淹淹没没，放放大大器器的的前前级级必必须须选选用用高高质质量量的的电电阻阻和和电电容容，低低噪噪声声的的场场效效应应管管，电电源源也要采取特殊稳定的措施。也要采取特殊稳定的措施。一一.生物电信号的特点及其放大器生物电信号的特点及其放大器 生物电信号的频带主要在低频和超低频范围5 另外生物电信号的整个频带中要求另外生物电信号的整个频带中要求放大器的放大倍数稳定、均匀，在信号放大器的放大倍数稳定、均匀，在信号幅度范围内具有良好的线性。对于生物幅度范围内具有良好的线性。对于生物电放大器来讲，电压放大倍数一般都较电放大器来讲，电压放大倍数一般都较高。放大倍数越高，保持稳定就越困难。高。放大倍数越高，保持稳定就越困难。为了使输出波形不失真，必须采取一定为了使输出波形不失真，必须采取一定的电路技术，如负反馈放大技术。的电路技术，如负反馈放大技术。另外生物电信号的整个频带中要求放大器的放6 生生物物体体的的阻阻抗抗很很高高，这这意意味味着着生生物物信信号号源源不不仅仅输输出出电电压压幅幅度度低低，而而且且提提供供电电流流的的能能力力也也很很差差，因因此此要要求求生生物物电电放放大大器器的的前前级级必必须须具具有有很很高高的的输输入入阻阻抗抗，以以防防止止生生物物电电信信号号的的衰衰减减，但但高高输输入入阻阻抗抗易易引引入入外外界界干干扰扰，特特别别是是市市电电50Hz的的干干扰扰，为为了了提提高高放放大大器器输输入入信信噪噪比比，常常常加入常加入50Hz陷波器。陷波器。生物体的阻抗很高，这意味着生物信号源不仅7 生生物物电电信信号号的的信信噪噪比比较较低低，这这是是由由于于生生物物体体内内各各种种无无规规律律的的电电活活动动在在生生物物电电信信号号中中形形成成噪噪声声，有有些些生生物物电电信信号号被被其其他他更更强强的的电电活活动动所所淹淹没没，如如希希氏氏束束电电图图H波波，只只有有110V，比比心心电电信信号号弱弱得得多多，再再有有胎胎儿儿心心电电信信号号的的幅幅度度约约为为5V，比比母母体体心心电电信信号号弱弱很很多多，使使噪噪声声电电压压超超出出生生物物电电信信号号电电压压。当当无无用用信信号号掩掩盖盖了了有有用用信信号号时时，提提取取这这些些电电信信号号就需要借助于微弱信号检测技术。就需要借助于微弱信号检测技术。生物电信号的信噪比较低，这是由于生物体8当由两管集电极输出时，即取差输出，理想情况下，两路的共模信号电压相同，经过取差，输出电压为零，即没有输出。负反馈对放大器性能的改善频谱的横坐标按照f划分，频率以1/为单位，其振幅频谱有正负振幅不断摆动，且延伸很远，范围与1/成正比。因为作为信号源的生物体内阻很高，与生物体相连的放大器必须有高输入电阻，才能减少信号电压的损失，进而提高信噪比。信号输入中的低频成分可以从上通道(既低通滤波器)传输，而高频成分可以从下通道(即高通滤波器)传输，而对于信号中的中间频率成分，上下两通道均可以通过，其中通过低通滤波器传输出来的电压位相落后，通过高通滤波器传输出来的电压位相超前，它们再分别经过电阻和电容两路传输出来的，电压位相差更大，因为差动放大器的放大倍数Kd定义为uoduid，故可得当输入信号为正极性时，基极电势升高，基极电流和射极电流都增加。其电压传输系数如图38所示。单个孤立的波形可以用一系列正弦波的叠加来组成，频率可取连续值，且具有连续频谱。电压并联负反馈与电压串联负反馈一样都能使放大器的输出电阻减小。式中Af和f分别为振幅和位相频谱。(4)在阻容耦合放大器中，级间用RC电路耦合信号从电阻两端输出，同时也起到高通滤波的作用。这样可以使负反馈放大器的放大倍数在很宽的频率范围内都与频率无关。信号从两管基极输入(称双端输入)，从两管的集电极输出(称双端输出)，而且对输入信号的要求是两个基极输入信号大小相等，位相相反，称差模输入。如上图所示，也可以解释为负反馈技术是利用失真了的波形来改善波形的失真。晶体管常常工作在极限状态下，如输出电流、功耗等可达到晶体管的相应的极限值，所以要注意功率管的散热和过电流、过电压保护等问题。这样可以使负反馈放大器的放大倍数在很宽的频率范围内都与频率无关。解决的方法可以采用其一，另外加一个电源，以供给最后一级的输出电流。总总之之，为为适适应应生生物物医医学学信信号号频频率率较较低低且且频频带带较较宽宽、阻阻抗抗较较高高且且幅幅度度较较低低和和信信噪噪比比较较小小的的特特点点，必必须须选选用用低低截截止止频频率率、高高输输入入阻阻抗抗和和放放大大倍倍数数稳稳定的放大器。定的放大器。当由两管集电极输出时，即取差输出，理想情况下，两路的共模信号9二二.生物医学信号的频谱生物医学信号的频谱 实际的信号波形是很复杂的，大多不是实际的信号波形是很复杂的，大多不是正弦波，但借助频谱分析的方法，这种非正正弦波，但借助频谱分析的方法，这种非正弦式周期波形可以被分解为数目足够多的，弦式周期波形可以被分解为数目足够多的，幅度不同、频率不同、初位相不同的正弦波。幅度不同、频率不同、初位相不同的正弦波。二.生物医学信号的频谱 实际的信号波形是101.周期性波形的频谱周期性波形的频谱2.非正弦式周期波形包含多种频率的正弦波非正弦式周期波形包含多种频率的正弦波成分。用数学表达为成分。用数学表达为3.式中当式中当n=1时，时，fn为为f1，是非正弦式，是非正弦式周期波的重复频率，称为基频。此频率的正弦周期波的重复频率，称为基频。此频率的正弦波称为基波，其它正弦波的频率波称为基波，其它正弦波的频率fn都是基频的都是基频的整数倍，称为整数倍，称为n倍频，相应的正弦波为倍频，相应的正弦波为n次谐次谐波。波。周期性波形的频谱11 以频率为横轴，振幅为纵轴，在横轴以频率为横轴，振幅为纵轴，在横轴上找到所有振幅不为零的正弦波的频率并上找到所有振幅不为零的正弦波的频率并引出垂线，其长度表示相应的振幅引出垂线，其长度表示相应的振幅an，这，这种图称为振幅频谱，也常简称为频谱种图称为振幅频谱，也常简称为频谱(spectrum)。而。而an2组成功率频谱，简称为组成功率频谱，简称为功率谱。各种频率成分的初位相声。组成功率谱。各种频率成分的初位相声。组成的位相谱，称为位相频谱。的位相谱，称为位相频谱。以频率为横轴，振幅为纵轴，在横轴12基波和二次谐波的振幅基波和二次谐波的振幅相同，初位相为零。相同，初位相为零。基波和二次谐波的振幅基波和二次谐波的振幅相同，但二次谐波的初相同，但二次谐波的初位相为位相为/2/2。从下面的。从下面的位相频谱图中可以看到。位相频谱图中可以看到。基波和二次谐波的振幅相同，初位相为零。基波和二次谐波的振幅相132.脉冲波形的频谱脉冲波形的频谱 在电子学中把在时间上短促的波形称为脉冲在电子学中把在时间上短促的波形称为脉冲(impulse)。单个孤立的波形可以用一系列正弦波。单个孤立的波形可以用一系列正弦波的叠加来组成，频率可取连续值，且具有连续频谱。的叠加来组成，频率可取连续值，且具有连续频谱。连续频谱的波形叠加用积分式表达为连续频谱的波形叠加用积分式表达为 式中式中Af和和f分别为振幅和位相频谱。分别为振幅和位相频谱。2.脉冲波形的频谱14 矩形脉冲的宽度为矩形脉冲的宽度为，高度为，高度为1，面积为，面积为1。波形的中。波形的中点在时间坐标点在时间坐标t的零点。的零点。频谱的横坐标按照频谱的横坐标按照f划分，频率以划分，频率以1/为单位，其振幅频谱为单位，其振幅频谱有正负振幅不断摆动，且延伸很远，范围与有正负振幅不断摆动，且延伸很远，范围与1/成正比。成正比。矩形脉冲的宽度为，高度为1，面积为115从下面的位相频谱图中可以看到。后级发射极接二极管或稳压二极管其二是增加低通滤波器，称之为电源退耦电路，滤掉电源电压波动。晶体管常常工作在极限状态下，如输出电流、功耗等可达到晶体管的相应的极限值，所以要注意功率管的散热和过电流、过电压保护等问题。使放大倍数更稳定，通频带加宽，放大器非线性失真变小，同时也改变了输入电阻和输出电阻。(2)当Q值高时，此电路称为选频电路，其选频本领大，只允许较窄频率范围的信号通过，称窄带滤波。此频率的正弦波称为基波，其它正弦波的频率fn都是基频的整数倍，称为n倍频，相应的正弦波为n次谐波。只要电阻选择合适，各级都可以有适当工作点，但信号经分压传输会造成一些损失。其电路由高通滤波和低通滤波共同组合而成，频率特性如图所示，fHfL为其通频带的范围。生物电信号的信噪比较低，这是由于生物体内各种无规律的电活动在生物电信号中形成噪声，有些生物电信号被其他更强的电活动所淹没，如希氏束电图H波，只有110V，比心电信号弱得多，再有胎儿心电信号的幅度约为5V，比母体心电信号弱很多，使噪声电压超出生物电信号电压。除此之外，rbe还随电流变化，比较gF和g0可见，虽然gF小些。对于生物电放大器来讲，电压放大倍数一般都较高。非生物电信号是由于人体各种非电活动产生的信号，如心音、血压波、呼吸、体温等。把原先脉冲的频谱对称地向负频率侧延伸，然后向右移动f0的距离，就得到。(1)当Q值低时，此电路的选频本领小，允许较宽的频带范围的生物医学信号通过，称宽带滤波。各种频率成分的初位相声。信号从两管基极输入(称双端输入)，从两管的集电极输出(称双端输出)，而且对输入信号的要求是两个基极输入信号大小相等，位相相反，称差模输入。中间频率即陷波频率f0和Q值，经理论证明分别由上式给出。其功率放大器的原理与电压放大器完全相同。这种功率放大器的最大优点是效率高，因为在晶体管截止时没有电流，消耗在晶体管和电阻上的功率明显的减少，为了弥补乙类功率放大器的不足，采用了下面这种功率放大器。钟罩形波，钟罩形波，为波形下降到最大值的为波形下降到最大值的0.6065所需时间，所需时间，1/(2 f)为脉冲的高度，面积为为脉冲的高度，面积为1。它的频谱很平滑。它的频谱很平滑。从下面的位相频谱图中可以看到。钟罩形16 由这两个脉冲的频谱图可见脉冲愈宽，由这两个脉冲的频谱图可见脉冲愈宽，愈平滑，则频谱范围愈窄；相反，波形愈愈平滑，则频谱范围愈窄；相反，波形愈陡峭所含谐波愈多，频谱范围愈宽，特别陡峭所含谐波愈多，频谱范围愈宽，特别是突然变化的脉冲波形更是如此。是突然变化的脉冲波形更是如此。如人体动脉压力波形比较平滑，根据如人体动脉压力波形比较平滑，根据频谱分析大约含有频谱分析大约含有10个谐波，而心电波形，个谐波，而心电波形，因它含有比较陡的因它含有比较陡的R波，故大约含有波，故大约含有3060个谐波。个谐波。由这两个脉冲的频谱图可见脉冲愈宽，愈平滑17 高频脉冲即振幅随高频脉冲即振幅随一个脉冲波形变化的高一个脉冲波形变化的高频振荡。图频振荡。图(a)表示振幅表示振幅随一脉冲波形变化的高随一脉冲波形变化的高频振荡，图频振荡，图(b)是它的频是它的频谱，可以从原先脉冲的谱，可以从原先脉冲的频谱得到。把原先脉冲频谱得到。把原先脉冲的频谱对称地向负频率的频谱对称地向负频率侧延伸，然后向右移动侧延伸，然后向右移动f0的距离，就得到。的距离，就得到。可见，高频脉冲的可见，高频脉冲的频谱形状是由脉冲频谱频谱形状是由脉冲频谱决定的，高频脉冲的频决定的，高频脉冲的频谱位置是高频振荡频率谱位置是高频振荡频率来决定。来决定。高频脉冲即振幅随一个脉冲波形变化的高18 在对生物体的一切生物医学信号进行分在对生物体的一切生物医学信号进行分析时，如心电分析、脑电分析和脉波分析，析时，如心电分析、脑电分析和脉波分析，常利用频谱分析手段，从中提取有用的生物常利用频谱分析手段，从中提取有用的生物信号作为临床诊断的依据。信号作为临床诊断的依据。在对生物体的一切生物医学信号进行分析时，19第二节第二节 常用滤波电路常用滤波电路 根据生物医学信号特点的分析，根据生物医学信号特点的分析，以及生物电信号进入放大器前还要混以及生物电信号进入放大器前还要混入干扰的具体情况，一般在放大器等入干扰的具体情况，一般在放大器等处理装置前加有滤波器。处理装置前加有滤波器。所谓滤波器就是一种使有用信号所谓滤波器就是一种使有用信号顺利通过，而使无用信号被消除或衰顺利通过，而使无用信号被消除或衰减的电子电路。在滤波电路中必须包减的电子电路。在滤波电路中必须包括与频率有关的元件如电容和电感。括与频率有关的元件如电容和电感。生物医学仪器中的滤波电路，通常由生物医学仪器中的滤波电路，通常由电容器和电阻器组合而成。电容器和电阻器组合而成。第二节 常用滤波电路 根据生物医学信号20在滤波理论中，通常把能够通过的信在滤波理论中，通常把能够通过的信号频率范围定义为通带，而把消除或衰减号频率范围定义为通带，而把消除或衰减的信号频率范围定义为阻带。通带和阻带的信号频率范围定义为阻带。通带和阻带的界限频率，包括下限频率和上限频率。的界限频率，包括下限频率和上限频率。具体电路有高通和低通滤波，带通和具体电路有高通和低通滤波，带通和带阻滤波，双带阻滤波，双T滤波和滤波和50Hz陷波等。陷波等。在滤波理论中，通常把能够通过的信号频率范围定义为通带，而把消21一一.高通滤波高通滤波 高高通通滤滤波波只只允允许许信信号号中中高高频频成成分分顺顺利利通通过过，且且衰衰减减很很小小，而而消消除除或或减减弱弱低低频频噪噪声声。电电压压传传输输函数为函数为一.高通滤波 高通滤波只允许信号中高频22 式中，式中，URf是是uR中频率为中频率为f的交流成分的交流成分的有效值，的有效值，Uf是电路中频率为是电路中频率为f的总电压的的总电压的有效值。有效值。输出电压输出电压URf比总电压有效值比总电压有效值Uf超前一超前一位相位相R。式中，URf是uR中频率为f的交流成分23滤波特点滤波特点(1)当频率很低时，当频率很低时，f 1，Tf=1，高频成分，高频成分能顺利通过，且位相也不改变。能顺利通过，且位相也不改变。(3)fL=1/2RC为下限频率，通频带为为下限频率，通频带为fL。(4)在阻容耦合放大器中，级间用在阻容耦合放大器中，级间用RC电路耦合电路耦合信号从电阻两端输出，同时也起到高通滤波信号从电阻两端输出，同时也起到高通滤波的作用。的作用。滤波特点24二二.低通滤波器低通滤波器 与与高高通通滤滤波波器器相相反反的的低低通通滤滤波波器器，只只允允许许信信号号中中的的低低频频成成分分顺顺利利通通过过，且且衰衰减减很很小小，进进而而达达到到消消除除或或减减弱弱混混在在信信号号中中的的高高频频噪噪声声的的目目的的。其其电电路路的的电电压压传输函数为传输函数为二.低通滤波器 与高通滤波器相反的低通滤波器，只允25 式中，式中，UCf是是uC中频率为中频率为f的交流成分的的交流成分的有效值，有效值，Uf是电路中频率为是电路中频率为f的总电压的有效的总电压的有效值。值。输出电压输出电压UCf比总电压有效值比总电压有效值Uf超落后超落后一位相一位相c。式中，UCf是uC中频率为f的交流成分的26滤波特点滤波特点(1)当频率很低时，当频率很低时，f/fH1，Tf=0，高频成分，高频成分被衰减，有低通的作用。被衰减，有低通的作用。(3)fH=1/2RC为上限频率，通频带为为上限频率，通频带为0fH。(4)共发射极电路中的电流放大系数共发射极电路中的电流放大系数随频率变随频率变化的关系式表明，晶体管也有低通滤波的化的关系式表明，晶体管也有低通滤波的作用。作用。滤波特点27三三.带通滤波带通滤波 带带通通滤滤波波器器就就是是只只允允许许通通过过一一个个频频带带中中的的信信号号成成分分，在在这这个个频频带带之之外外的的信信号号成成分分则则被被衰衰减减。其其电电路路由由高高通通滤滤波波和和低低通通滤滤波波共共同同组组合合而而成成，频频率率特特性性如如图图所所示示，fHfL为为其其通通频频带的范围。带的范围。电电路路的的重重要要参参数数是是品品质因数质因数Q，定义为，定义为三.带通滤波 带通滤波器就是只允许通过28带阻滤波只选择性的衰减一个频带内的信号，而在这个频带范围之外的信号成分都可无衰减的通过。对于生物电放大器来讲，电压放大倍数一般都较高。共模抑制比CMRR也常用分贝表示，规定为20lgKdKC。信号输入中的低频成分可以从上通道(既低通滤波器)传输，而高频成分可以从下通道(即高通滤波器)传输，而对于信号中的中间频率成分，上下两通道均可以通过，其中通过低通滤波器传输出来的电压位相落后，通过高通滤波器传输出来的电压位相超前，它们再分别经过电阻和电容两路传输出来的，电压位相差更大，单个孤立的波形可以用一系列正弦波的叠加来组成，频率可取连续值，且具有连续频谱。具体电路有高通和低通滤波，带通和带阻滤波，双T滤波和50Hz陷波等。对于生物电放大器来讲，电压放大倍数一般都较高。对于生物电放大器来讲，电压放大倍数一般都较高。从下面的位相频谱图中可以看到。高Q值带阻滤波器，称选频电路，也称陷波器。式中Af和f分别为振幅和位相频谱。反馈(feedback)就是把一个系统的全部或部分输出信号通过某种环节，送回到输入端。射极跟随器的输出电阻很小，所以说电压负反馈使放大器的输出电阻减小。故称RF引出的反馈属于电压并联负反馈。故称RF引出的反馈属于电压并联负反馈。这种功率放大器的最大优点是效率高，因为在晶体管截止时没有电流，消耗在晶体管和电阻上的功率明显的减少，为了弥补乙类功率放大器的不足，采用了下面这种功率放大器。以频率为横轴，振幅为纵轴，在横轴上找到所有振幅不为零的正弦波的频率并引出垂线，其长度表示相应的振幅an，这种图称为振幅频谱，也常简称为频谱(spectrum)。具体电路有高通和低通滤波，带通和带阻滤波，双T滤波和50Hz陷波等。这是因为电路中两侧晶体管的参数，以及电路相对应的电阻不完全一致。上述方法解决了级间电位的耦合问题。射极跟随器的输出电阻很小，所以说电压负反馈使放大器的输出电阻减小。(1)当当Q值低时，此电路的选频本领小，值低时，此电路的选频本领小，允许较宽的频带范围的生物医学信号通过，允许较宽的频带范围的生物医学信号通过，称宽带滤波。称宽带滤波。对于生物医学放大器中经常遇到数十对于生物医学放大器中经常遇到数十千赫以下的低频信号，电阻和电容就可以千赫以下的低频信号，电阻和电容就可以组成带通滤波器，最简单的低频宽带组成带通滤波器，最简单的低频宽带(低低Q值值)滤波器可由高通和低通滤波器共同组合滤波器可由高通和低通滤波器共同组合而成，其允许通过的频带由而成，其允许通过的频带由fL和和fH决定。决定。带阻滤波只选择性的衰减一个频带内的信号，而在这个频带范围之外29(2)当当Q值高时，此电路称为选频电路，值高时，此电路称为选频电路，其选频本领大，只允许较窄频率范围的信号其选频本领大，只允许较窄频率范围的信号通过，称窄带滤波通过，称窄带滤波。对于数兆赫以上高频信号，只有用电阻、对于数兆赫以上高频信号，只有用电阻、电容和电感结合起来才能组成高频窄带电容和电感结合起来才能组成高频窄带(高高Q值值)滤波器，而对低频生物医学信号只有电阻、滤波器，而对低频生物医学信号只有电阻、电容和放大器结合起来，才能组成低频窄带电容和放大器结合起来，才能组成低频窄带(高高Q值值)的滤波器。的滤波器。(2)当Q值高时，此电路称为选频电路，其选频本领大，只允许30四四.带阻滤波带阻滤波 带阻滤波只选择性的衰减一个频带内的信号，带阻滤波只选择性的衰减一个频带内的信号，而在这个频带范围之外的信号成分都可无衰减的通而在这个频带范围之外的信号成分都可无衰减的通过。其电压传输系数如图过。其电压传输系数如图38所示。所示。四.带阻滤波 带阻滤波只选择性的衰减31 高高Q值带阻滤波器，称值带阻滤波器，称选频电路，也称陷波器。选频电路，也称陷波器。双双T选频电路，由高通选频电路，由高通滤波和低通滤波组合而成的。滤波和低通滤波组合而成的。信号输入中的低频成分可以信号输入中的低频成分可以从上通道从上通道(既低通滤波器既低通滤波器)传传输，而高频成分可以从下通输，而高频成分可以从下通道道(即高通滤波器即高通滤波器)传输，而传输，而对于信号中的中间频率成分，对于信号中的中间频率成分，上下两通道均可以通过，其上下两通道均可以通过，其中通过低通滤波器传输出来中通过低通滤波器传输出来的电压位相落后，通过高通的电压位相落后，通过高通滤波器传输出来的电压位相滤波器传输出来的电压位相超前，它们再分别经过电阻超前，它们再分别经过电阻和电容两路传输出来的，电和电容两路传输出来的，电压位相差更大，压位相差更大，在某个适当的中间频率下，在某个适当的中间频率下，两路输出电压幅度相等，两路输出电压幅度相等，且位相相反，输出总电压且位相相反，输出总电压为零，起到了使这个中间为零，起到了使这个中间频率的信号被衰减的作用，频率的信号被衰减的作用，即有陷波作用。即有陷波作用。高Q值带阻滤波器，称选频电路，也称陷32 中间频率即陷波频率中间频率即陷波频率f0和和Q值，经理论值，经理论证明分别由上式给出。证明分别由上式给出。中间频率不受负载影响。当接上负载后，中间频率不受负载影响。当接上负载后，Q值一般比输出端开路时要低。另外，由于值一般比输出端开路时要低。另外，由于电阻和电容总有些误差，各个电阻和电容不电阻和电容总有些误差，各个电阻和电容不能严格保持图中标示的比值能严格保持图中标示的比值(或等值或等值)，在中，在中间频率处的传输系数将不等于零。因而品质间频率处的传输系数将不等于零。因而品质因数也低于理论值。因数也低于理论值。中间频率即陷波频率f0和Q值，经理论证33 这个电路在生物医学放大器中，常将这个电路在生物医学放大器中，常将f0选为选为50Hz，用来滤掉，用来滤掉50Hz的市电干扰，称的市电干扰，称50Hz陷波器。陷波器。实际应用中希望实际应用中希望Q值很高，只对值很高，只对50Hz波波有陷波作用，但上面电路的品质因数太小，有陷波作用，但上面电路的品质因数太小，很难达到要求。只有与放大器组合起来，才很难达到要求。只有与放大器组合起来，才能提高选频能力，即达到高能提高选频能力，即达到高Q值，这种高值，这种高Q 值的滤波器称为有源滤波。以上滤波器均为值的滤波器称为有源滤波。以上滤波器均为无源滤波器。无源滤波器。这个电路在生物医学放大器中，常将f0选为34第三节第三节 负反馈放大器负反馈放大器一一.反馈的基本概念和分类反馈的基本概念和分类 反馈反馈(feedback)就是把一个系统的全部或部就是把一个系统的全部或部分输出信号通过某种环节，送回到输入端。分输出信号通过某种环节，送回到输入端。在电子学中反馈一般是通过跨接在输入端和输在电子学中反馈一般是通过跨接在输入端和输出端之间的性能比较稳定的线性元件，如电阻来完出端之间的性能比较稳定的线性元件，如电阻来完成。成。将放大器的输出电压或输出电流的一部分或全将放大器的输出电压或输出电流的一部分或全部送回到输入端，与输入信号叠加后再送入放大器部送回到输入端，与输入信号叠加后再送入放大器中，如图中，如图310所示。所示。第三节 负反馈放大器一.反馈的基本概念和分类35 图中图中ui为输入信号，为输入信号，uo为输出信号，为输出信号，uf为为反馈信号，反馈信号，K0为放大器的放大倍数，为放大器的放大倍数，F为反馈为反馈系数系数(feedback coefficient)，它等于反馈信，它等于反馈信号与输出信号之比，即号与输出信号之比，即F=uf/uo，ui为为ui与与uf合成之后的实际输入信号。合成之后的实际输入信号。图中ui为输入信号，uo为输出信号，u36 从反馈信号与原输入信号的相位关系来从反馈信号与原输入信号的相位关系来看当反馈信号与原输入信号同相位时，即加看当反馈信号与原输入信号同相位时，即加强了输入信号，使放大倍数提高，这种反馈强了输入信号，使放大倍数提高，这种反馈称为正反馈称为正反馈(positive feedback)。反之，。反之，当反馈信号与原信号反相位时，即减弱了输当反馈信号与原信号反相位时，即减弱了输入信号，称负反馈入信号，称负反馈(negative feedback)。正反馈虽然可以提高放大倍数，但失真正反馈虽然可以提高放大倍数，但失真度大，频带变窄，严重的甚至会引起振荡，度大，频带变窄，严重的甚至会引起振荡，使放大器无法工作，所以在放大器中一般不使放大器无法工作，所以在放大器中一般不采用正反馈，而在振荡器中则需要利用正反采用正反馈，而在振荡器中则需要利用正反馈。馈。从反馈信号与原输入信号的相位关系来看当37 关关于于负负反反馈馈的的方方式式，从从反反馈馈信信号号与与输输出出电电压压或或输输出出电电流流成成正正比比的的关关系系来来看看当当反反馈馈信信号号与与输输出出电电压压的的大大小小成成正正比比时时，称称电电压压负负反反馈馈；与与输出电流大小成正比时，称电流负反馈。输出电流大小成正比时，称电流负反馈。从从反反馈馈信信号号与与输输入入信信号号的的连连接接方方式式来来看看当当反反馈馈信信号号与与输输入入信信号号是是串串联联在在一一起起控控制制输输入入信信号号电电压压大大小小的的，称称为为串串联联负负反反馈馈；与与输输入入信信号号是是并并联联在在一一起起控控制制输输入入信信号号电电流流大大小小的的，称称为为并并联联负负反反馈馈。归归纳纳起起来来，负负反反馈馈共共有有四四种种方方式式，即即电电流流串串联联负负反反馈馈、电电压压串串联联负负反反馈馈、电电压压并并联负反馈、电流并联负反馈。联负反馈、电流并联负反馈。关于负反馈的方式，从反馈信号与输出电压38二二.几种负反馈电路几种负反馈电路1.电流串联负反馈电流串联负反馈 在分压式电流负反馈偏置电路中，在分压式电流负反馈偏置电路中，RE对直流起负反馈作用，使直流工作点稳定。对直流起负反馈作用，使直流工作点稳定。若若RE上的电容上的电容CE去掉，则去掉，则RE对交流对交流也有负反馈作用。也有负反馈作用。二.几种负反馈电路电流串联负反馈39与输出电流大小成正比时，称电流负反馈。当输入信号为正极性时，基极电势升高，基极电流和射极电流都增加。(4)在阻容耦合放大器中，级间用RC电路耦合信号从电阻两端输出，同时也起到高通滤波的作用。如果能控制输入信号使其比较小，失真的可能也就小些，工作点的位置选择范围也可适当放宽一些。单个孤立的波形可以用一系列正弦波的叠加来组成，频率可取连续值，且具有连续频谱。除此之外，rbe还随电流变化，比较gF和g0可见，虽然gF小些。从下面的位相频谱图中可以看到。(1)当频率很低时，f/fH1时，时，KF=1/F，这说明在具有深度负反馈时，电压，这说明在具有深度负反馈时，电压放大倍数放大倍数KF完全由负反馈电路参数决定，而完全由负反馈电路参数决定，而与晶体管参数无关。由此排除了放大倍数受与晶体管参数无关。由此排除了放大倍数受晶体管参数的分散性、晶体管参数由于长期晶体管参数的分散性、晶体管参数由于长期使用时发生变化而造成的影响。使用时发生变化而造成的影响。在具有深度负反馈时，K0F1时，K54因负反馈电路通常由电阻组成，所以使放因负反馈电路通常由电阻组成，所以使放大倍数稳定而且能精确计算和控制，基本不受大倍数稳定而且能精确计算和控制，基本不受外界的影响。外界的影响。如果某些原因使输出信号减小，则反馈信如果某些原因使输出信号减小，则反馈信号也减小，使净输入信号增大，通过负反馈对号也减小，使净输入信号增大，通过负反馈对输入端信号进行修正，由此牵制了输出信号的输入端信号进行修正，由此牵制了输出信号的减小，使放大器比较稳定的工作，其中电流负减小，使放大器比较稳定的工作，其中电流负反馈稳定输出电流，电压负反馈稳定输出电压。反馈稳定输出电流，电压负反馈稳定输出电压。因负反馈电路通常由电阻组成，所以使放大倍数稳定而且能精确计算552.通频带加宽通频带加宽 频带的限制是由于放大器在不同频率上放大频带的限制是由于放大器在不同频率上放大倍数发生变化而造成的。而在加入负反馈后，排倍数发生变化而造成的。而在加入负反馈后，排除了放大倍数与放大器中与频率有关因素的影响。除了放大倍数与放大器中与频率有关因素的影响。这样可以使负反馈放大器的放大倍数在很宽的频这样可以使负反馈放大器的放大倍数在很宽的频率范围内都与频率无关。放大倍数在很宽的频率率范围内都与频率无关。放大倍数在很宽的频率范围内是稳定的，所以频带就展宽了。范围内是稳定的，所以频带就展宽了。2.通频带加宽563.非线性失真变小非线性失真变小 由于晶体管的非由于晶体管的非线性，如果工作点选线性，如果工作点选择不合适，或输入信择不合适，或输入信号太大，都会造成输号太大，都会造成输出信号失真。如果能出信号失真。如果能控制输入信号使其比控制输入信号使其比较小，失真的可能也较小，失真的可能也就小些，工作点的位就小些，工作点的位置选择范围也可适当置选择范围也可适当放宽一些。加进负反放宽一些。加进负反馈，使信号的电压或馈，使信号的电压或电流被反馈抵消一部电流被反馈抵消一部分，达到能控制输入分，达到能控制输入信号并使其比较小的信号并使其比较小的目的，所以可以减少目的，所以可以减少非线性失真。非线性失真。如上图所示，也可以解释为负如上图所示，也可以解释为负反馈技术是利用失真了的波形来改反馈技术是利用失真了的波形来改善波形的失真。善波形的失真。3.非线性失真变小 如上图所示，也可以解释为负571.串联反馈使电路的输入电阻增大：串联反馈使电路的输入电阻增大：2.并联反馈使电路的输入电阻减小：并联反馈使电路的输入电阻减小：3.电压反馈使电路的输出电阻减小：电压反馈使电路的输出电阻减小：4.综合上面三种负反馈综合上面三种负反馈4.电流反馈使电路的输出电阻增加：电流反馈使电路的输出电阻增加：1.串联反馈使电路的输入电阻增大：2.并联反馈使电路的输58 在实际应用中电阻要产生热噪声，从而降在实际应用中电阻要产生热噪声，从而降低了放大器的信噪比，所以反馈环节的电阻不低了放大器的信噪比，所以反馈环节的电阻不宜太大。宜太大。在放大电路中还存在着在线路图上看不出在放大电路中还存在着在线路图上看不出来的反馈环节，如电源寄生反馈，它主要是后来的反馈环节，如电源寄生反馈，它主要是后级的输出电流通过电源，由于电源总有些内阻，级的输出电流通过电源，由于电源总有些内阻，当后级的输出电流改变时，使电源电压也随之当后级的输出电流改变时，使电源电压也随之改变，这个改变量作用到前级上，导致反馈，改变，这个改变量作用到前级上，导致反馈，且常常成为正反馈。这种寄生反馈不仅影响放且常常成为正反馈。这种寄生反馈不仅影响放大器性能，而且当正反馈过大时，还可使放大大器性能，而且当正反馈过大时，还可使放大器变成振荡器，不能正常工作。器变成振荡器，不能正常工作。在实际应用中电阻要产生热噪声，从而降低59 解决的方法可以采用其一，另外加一个电解决的方法可以采用其一，另外加一个电源，以供给最后一级的输出电流。其二是源，以供给最后一级的输出电流。其二是增加低通滤波器，称之为电源退耦电路，增加低通滤波器，称之为电源退耦电路，滤掉电源电压波动。滤掉电源电压波动。在电路中除电源的寄生反馈以外，还在电路中除电源的寄生反馈以外，还有线路之间存在的分布电容，由于它的影有线路之间存在的分布电容，由于它的影响，高频信号都有位相的变化，使某些频响，高频信号都有位相的变化，使某些频率上的负反馈转变成正反馈，最后导致正率上的负反馈转变成正反馈，最后导致正反馈过大，放大器因发生高频振荡而不能反馈过大，放大器因发生高频振荡而不能正常工作。正常工作。解决的方法可以采用其一，另外加一个电源，以供给最后一60负反馈类型的判别法负反馈类型的判别法(1)用瞬时极性法来判别正、负反馈；用瞬时极性法来判别正、负反馈；(2)用输出短路法来判别电压、电流反馈；用输出短路法来判别电压、电流反馈；(3)用反馈信号在输入端连接方式，来判用反馈信号在输入端连接方式，来判别是串联反馈还是并联反馈；别是串联反馈还是并联反馈；负反馈类型的判别法61第四节第四节 直流放大器直流放大器 各种生物电信号中包含了频率很低的成各种生物电信号中包含了频率很低的成分，在胃液压力和分，在胃液压力和pH的测量中还会遇到很多的测量中还会遇到很多不变化或慢变化信号。不变化或慢变化信号。这些直流或接近直流的慢变化信号不能这些直流或接近直流的慢变化信号不能用阻容耦合放大器进行放大，因此需要频带从用阻容耦合放大器进行放大，因此需要频带从零开始的直流放大器。零开始的直流放大器。直流放大器有直接放大和调制放大两种。直流放大器有直接放大和调制放大两种。第四节 直流放大器 各种生物电信号中包含62 直流放大器面临两个问题一是各级直接直流放大器面临两个问题一是各级直接耦合时没有隔直电容，直流电压相互不能隔耦合时没有隔直电容，直流电压相互不能隔离，使前、后级的静态工作点互相影响。二离，使前、后级的静态工作点互相影响。二是零点漂移问题。当输入为零而输出不为零，是零点漂移问题。当输入为零而输出不为零，且输出电压值在零点附近上下漂动且具随机且输出电压值在零点附近上下漂动且具随机性，这种现象称为零点漂移性，这种现象称为零点漂移(zero drift)。直流放大器面临两个问题一是各级直接耦合63造成零点漂移是由于元件的老化、电源电造成零点漂移是由于元件的老化、电源电压的波动、特别是晶体管的参数随温度而变化压的波动、特别是晶体管的参数随温度而变化等多种原因造成的。零点漂移引起输出电压的等多种原因造成的。零点漂移引起输出电压的变化与被放大的有用信号无法区别开，对于直变化与被放大的有用信号无法区别开，对于直流放大器，前级引起的零点漂移电压，被后级流放大器，前级引起的零点漂移电压，被后级放大，最后将掩盖正常输出。而差动放大器是放大，最后将掩盖正常输出。而差动放大器是克服零点漂移和抑制外界干扰的直流放大器的克服零点漂移和抑制外界干扰的直流放大器的主要电路形式。主要电路形式。造成零点漂移是由于元件的老化、电源电压的波动、特别是晶体管的64一一.直流放大器的级间耦合直流放大器的级间耦合 1.后级接发射极电阻后级接发射极电阻RE 此时此时T2管的基射电压等管的基射电压等于于T1的集射电压减去的集射电压减去RE上的上的电压。只要适当的选择电压。只要适当的选择RE的的阻值，可使阻值，可使T1管和管和T2管都有管都有合适的工作点，都工作在放合适的工作点，都工作在放大区，但大区，但RE的接入将产生电的接入将产生电流负反馈，使第二级的放大流负反馈，使第二级的放大倍数下降。且倍数下降。且RE值还逐级增值还逐级增大，电流负反馈逐渐加深，大，电流负反馈逐渐加深，使放大倍数依然很小。使放大倍数依然很小。一.直流放大器的级间耦合 1.后级接发射极65 2.后级发射极接二极管后级发射极接二极管或稳压二极管或稳压二极管 当二极管加上正向电压或当二极管加上正向电压或稳压二极管加上反向偏置稳压二极管加上反向偏置电压时，流过它们的电流电压时，流过它们的电流在一定范围内变化时，二在一定范围内变化时，二极管两端的电压基本不变。极管两端的电压基本不变。用二极管的压降代替用二极管的压降代替RE的的电压，可以保证电压，可以保证T2管有合管有合适的静态工作点，且因二适的静态工作点，且因二极管的交流电阻很小，所极管的交流电阻很小，所以电流负反馈作用很小，以电流负反馈作用很小，从而可使电路的放大倍数从而可使电路的放大倍数降低较小。降低较小。2.后级发射极接二极管或稳压二极管66 3辅助电源法辅助电源法 上述方法解决了级间电位上述方法解决了级间电位的耦合问题。为了得到较大的的耦合问题。为了得到较大的电压放大倍数，一般采取多级电压放大倍数，一般采取多级放大器，在共发射极放大电路放大器，在共发射极放大电路中，每级集电极电位都高于基中，每级集电极电位都高于基极电位。结果使输出电位不断极电位。结果使输出电位不断上升，在一定电源电压下，能上升，在一定电源电压下，能够输出的电压幅度下降，所以够输出的电压幅度下降，所以必须采取相应措施补偿直流电必须采取相应措施补偿直流电位的偏移。位的偏移。前级集电极用两个电阻前级集电极用两个电阻R1、R2连接在一个负的辅助电源上，连接在一个负的辅助电源上，然后电阻然后电阻R1、R2的连接点与后的连接点与后级基极连接起来。只要电阻选级基极连接起来。只要电阻选择合适，各级都可以有适当工择合适，各级都可以有适当工作点，但信号经分压传输会造作点，但信号经分压传输会造成一些损失。成一些损失。3辅助电源法 67 4.交替使用互补管交替使用互补管 为了解决信号的损失，为了解决信号的损失，利用电源极性不同的互补管利用电源极性不同的互补管PNP与与NPN联合使用，可保联合使用，可保证各级有合理的工作点。证各级有合理的工作点。利用利用PNP型晶体管集电极型晶体管集电极电位比基极电位低，克服电位比基极电位低，克服NPN型晶体管集电极电位逐型晶体管集电极电位逐级提高而造成的输出电位降级提高而造成的输出电位降低的缺点。低的缺点。RC可选择较大数值，使可选择较大数值，使输出电压有较大的变化范围。输出电压有较大的变化范围。采用此种办法可省去辅助电采用此种办法可省去辅助电源，应用较多。源，应用较多。NPNNPNPNPPNP 4.交替使用互补管 NPNPNP68二二.差分放大器差分放大器 1.差分放大器差分放大器 差分放大器差分放大器(differential amplifier)又称差动又称差动放大器，由两个完全对称的共发射放大电路组成，放大器，由两个完全对称的共发射放大电路组成，两个晶体管参数相同，两侧集电极电阻相等，两侧两个晶体管参数相同，两侧集电极电阻相等，两侧基极电阻也相等。基极电阻也相等。二.差分放大器 1.差分放大器69 信号从两管基极输入信号从两管基极输入(称双端输入称双端输入)，从，从两管的集电极输出两管的集电极输出(称双端输出称双端输出)，而且对输，而且对输入信号的要求是两个基极输入信号大小相等，入信号的要求是两个基极输入信号大小相等，位相相反，称差模输入。位相相反，称差模输入。当没有输入信号电压时，电路中由于温当没有输入信号电压时，电路中由于温度变化，引起两个晶体管集电极电流和集电度变化，引起两个晶体管集电极电流和集电极电压相同的变化。如果将这两管的输出量极电压相同的变化。如果将这两管的输出量折合到输入端，就相当在两个管的输入端分折合到输入端，就相当在两个管的输入端分别加上大小相等，极性相同的输入信号，称别加上大小相等，极性相同的输入信号，称为共模输入为共模输入(commonmode input)，而输入的，而输入的信号称为共模信号信号称为共模信号(commonmode signal)。信号从两管基极输入(称双端输入)，从两70 在实际电路中共模信号就是干扰或者是不需在实际电路中共模信号就是干扰或者是不需要的信号，它的来源还可以由外部两条同样的信要的信号，它的来源还可以由外部两条同样的信号线上感应出来。当由两管集电极输出时，即取号线上感应出来。当由两管集电极输出时，即取差输出，理想情况下，两路的共模信号电压相同，差输出，理想情况下，两路的共模信号电压相同，经过取差，输出电压为零，即没有输出。在实际经过取差，输出电压为零，即没有输出。在实际电路中，两个电路很难完全对称，两路集电极输电路中，两个电路很难完全对称，两路集电极输出电压不同，故还是有一些输出出电压不同，故还是有一些输出uod，此时放大，此时放大倍数表达式为倍数表达式为 KC为差分放大器的共模电压放大倍数，为差分放大器的共模电压放大倍数，uC为共模输入电压，可见共模放大倍数愈小愈好。为共模输入电压，可见共模放大倍数愈小愈好。在实际电路中共模信号就是干扰或者是不71 当输入端上加一信号电压当输入端上加一信号电压uid时，时，T1管和管和T2管的基极管的基极上分别加上上分别加上ui1=uid/2和和ui2=uid/2，输入电压大小相等相，输入电压大小相等相位相反，称差模输入位相反，称差模输入(differential input)。由于两管参数。由于两管参数完全对称，两管对输入信号具有同样放大作用，完全对称，两管对输入信号具有同样放大作用，T1、T2管管输出电压分别为输出电压分别为 从两个集电极间输出电压为从两个集电极间输出电压为 因为差动放大器的放大倍数因为差动放大器的放大倍数Kd定义为定义为uoduid，故可得，故可得 式中式中RC、rbe、可为电路任一侧参数，差模输入信号是可为电路任一侧参数，差模输入信号是所要放大的有用信号，因此差模放大倍数愈大愈好。所要放大的有用信号，因此差模放大倍数愈大愈好。当输入端上加一信号电压uid时，T1722.差分放大器的改进型差分放大器的改进型(1)具有射极公共电阻的具有射极公共电阻的差动放大器差动放大器 RE对差模信号无电流对差模信号无电流负反馈作用，只对共模负反馈作用，只对共模信号有电流负反馈作用，信号有电流负反馈作用，如当温度变化引起一系如当温度变化引起一系列反馈过程如下列反馈过程如下 2.差分放大器的改进型73(2)带恒流源的差分放大器带恒流源的差分放大器 恒流源的动态电阻恒流源的动态电阻可以看成是无限大，对可以看成是无限大，对共模干扰的负反馈加大，共模干扰的负反馈加大，采用恒流源以后，能很采用恒流源以后，能很好的抑制共模信号干扰，好的抑制共模信号干扰，因此，在理想情况下，因此，在理想情况下，即使两侧电路稍有不对即使两侧电路稍有不对称，共模放大倍数也等称，共模放大倍数也等于零；但在一般情况下，于零；但在一般情况下，共模放大倍数共模放大倍数 很难为零。这是因为电很难为零。这是因为电路中两侧晶体管的参数，路中两侧晶体管的参数，以及电路相对应的电阻以及电路相对应的电阻不完全一致。不完全一致。(2)带恒流源的差分放大器743.共模抑制比共模抑制比CMRR 为了说明差动放大器对共模信号的抑制为了说明差动放大器对共模信号的抑制能力，常用共模抑制比能力，常用共模抑制比(commonmode rejection ratio)来表示，定义为差模电压放来表示，定义为差模电压放大倍数和共模电压放大倍数之比，即大倍数和共模电压放大倍数之比，即 CMRR=KdKC 共模抑制比共模抑制比CMRR也常用分贝表示，规也常用分贝表示，规定为定为20lgKdKC。3.共模抑制比CMRR75 在理想情况下，电路中两侧相对应的元件参数在理想情况下，电路中两侧相对应的元件参数完全相同，所以完全相同，所以CMRR为无穷大。但在一般情况下，为无穷大。但在一般情况下，相应的元件各参数不可能完全一致，尤其是在温度相应的元件各参数不可能完全一致，尤其是在温度变化情况下，更不可能完全相同。变化情况下，更不可能完全相同。克服电路两侧不完全对称的缺点，通常把克服电路两侧不完全对称的缺点，通常把T1和和T2的射极接到一个阻值很小的电位器两端，的射极接到一个阻值很小的电位器两端，RE或恒或恒流源连接在电位器的中间滑动接点处，改变滑动接流源连接在电位器的中间滑动接点处，改变滑动接点的位置就在两个晶体管的射极电路中分别引入了点的位置就在两个晶体管的射极电路中分别引入了不同程度的电流负反馈，使电路两侧更为对称，这不同程度的电流负反馈，使电路两侧更为对称，这个过程称为调零，这时两侧分别引入的射极电阻使个过程称为调零，这时两侧分别引入的射极电阻使两管的电流分配的更为稳定。两管的电流分配的更为稳定。在理想情况下，电路中两侧相对应的元件参76 通过上面的分析可见，差分放大器在共模输入通过上面的分析可见，差分放大器在共模输入时，时，RE有电流负反馈作用，所以输入阻抗很高。在有电流负反馈作用，所以输入阻抗很高。在差模输入时没有负反馈作用，输入电阻很低。差模输入时没有负反馈作用，输入电阻很低。信号源通常是高内阻。差模输入时，差分放大信号源通常是高内阻。差模输入时，差分放大器输入电阻小，所以差模信号衰减很多，而对外部器输入电阻小，所以差模信号衰减很多，而对外部共模干扰衰减很小，这意味着对于高内阻的信号源，共模干扰衰减很小，这意味着对于高内阻的信号源，差分放大器抑制共模干扰的实际能力不是很大，为差分放大器抑制共模干扰的实际能力不是很大，为此可采取在电路两侧增加射极电阻，分别引入电流此可采取在电路两侧增加射极电阻，分别引入电流负反馈，增加差模输入电阻，也可用场效应管代替负反馈，增加差模输入电阻，也可用场效应管代替晶体管，称场效应管差分放大器，但需注意场效应晶体管，称场效应管差分放大器，但需注意场效应管有失调电压和温漂较大的缺点。管有失调电压和温漂较大的缺点。通过上面的分析可见，差分放大器在共模输77 4.差分放大器的输入、输出方式差分放大器的输入、输出方式 基本有四种即双端输入双端输出，双端输入单基本有四种即双端输入双端输出，双端输入单端输出，单端输入双端输出和单端输入单端输出。端输出，单端输入双端输出和单端输入单端输出。在很多情况下，我们需要对地输出，这时差分在很多情况下，我们需要对地输出，这时差分放大器处在单端输出状态下，在差模输入时，放大器处在单端输出状态下，在差模输入时，n点点位相与位相与a点的输入电压相同，而与点的输入电压相同，而与b点的相反，所以点的相反，所以由由n点输出时，点输出时，a点为同相输入端，点为同相输入端，b点为反相输入点为反相输入端。端。差分放大器可抑制零点漂移，且有灵活的输入差分放大器可抑制零点漂移，且有灵活的输入和输出方式，被广泛的应用在各种生物医学测量仪和输出方式，被广泛的应用在各种生物医学测量仪器中，如心电机的前置放大器，因其选用直接耦合器中，如心电机的前置放大器，因其选用直接耦合方式，所以它也是集成运算放大器的基础。方式，所以它也是集成运算放大器的基础。4.差分放大器的输入、输出方式78三三.调制型直流放大器