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运算放大器及其应用


AD9618 OP37
SR = 1800 V/ μ S
SR = 17 V/ μ S
BWG 8000MHZ
BWG 63MHZ
CF357
SR = 50 V/ μ S BWG 20MHZ
高输入阻抗型
用于测量设备及采样保持电路中。 例如: AD549
IIB 0.040p A
Rid 1013
CF155/255/355
运放所能承受的共模输入电压最大值。超出此值, 运放的共模抑制性能下降,甚至造成器件损坏。
1.1.3 通用运算放大器简介
μA741(F007)——1个运放 LM358——2个运放 LM324——4个运放
1.1.3 通用运算放大器简介
LM311——1个集成比较器
LM339——4个集成比较器
2. 电阻元件由硅半导体构成,范围在几十到20千 欧,精度低。高阻值电阻用三极管有源元件代 替或外接。
3. 几十 pF 以下的小电容用PN结的结电容构成、 大电容要外接。
4. 二极管一般用三极管的发射结构成。
原理框图
与uo反相
反相 输入端
u–
同u相+
输入端
与uo同相
T1 T2

IS


+UCC
T4
理想运算放大器及其分析依据
运放的特点
ri 大: 几十k 几百 k KCMRR 很大 ro 小:几十 几百 A uo很大: 104 107
运放符号:
理想运放: ri KCMRR ro 0 Auo
2 消振
通常是外接RC消振电路或消振电容,用它来破坏产生自激振荡 的条件。是否已消振,可将输入端接地,用示波器观察输出端有 无自激振荡。目前由于集成工艺水平的提高,运算放大器内部已 有消振元件,毋须外部消振。
3 调零
调零时应将电路接成闭环。调零分两种,一种是在无输入时调零, 即将两个输入端接地,调节调零电位器,使输出电压为零。另一 种是在有输入时调零,即按已知输入信号电压计算输出电压,而 后将实际值调整到计算值。
4 保护
1)输入端保护
Rf
ui R1 R2
Δ


uo
+
+
2)输出端保护
3)电源保护
Δ
Δ
ui R1 R2
Rf


R
uo
+
+


+ +
5 扩大输出电流
R1 ui
Δ
RF

- +
+
R2
+UCC
V1 D1
D2
V2 R3
+ RL uo

-UCC
1.2 运算放大器在信号运算方面的应用
运放线 性应用
信号的放大、运算 有源滤波电路
(2)输入级常采用复合三极管或场效应管,以减小输入 电流,增加输入电阻。
(3)输出级采用互补对称式射极跟随器,以进行功率放 大,提高带负载的能力。
1.1.2运算放大器的主要技术指标
1.开环电压放大倍数Auo
无外加反馈回路的差模放大倍数。一般在 105 107之间。理想运放的Auo为。
2.共模抑制比KCMMR
IIO 0.4 ~ 0.8nA d IIO 8 ~ 12 pA/C dT
大功率型
这种运放的输出功率可达1W以上, 输出电流可达几个安培以上。
例如: LM12 Io 10 A TP1465 Io 0.75 A
低功耗型
用于空间技术和生物科学研究中,工作于较低 电压下,工作电流微弱。 例如:
OP22 正常工作静态功耗可低至36 W。 OP290 在0.8 V电压下工作,功耗为24 W 。 CF7612 在5 V电压下工作,功耗为50 W 。
第一单元 运算放大器及其应用
梅山培训中心 陈礼明
1.1 运算放大器
集成电路Байду номын сангаас 将整个电路的各个元件做在同一个半导
体基片上。
集成电路的优点:
工作稳定、使用方便、体积小、重量轻、 功耗小。
集成电路的分类:
模拟集成电路、数字集成电路; 小、中、大、超大规模集成电路;
1.1.1 运算放大器基本结构
1. 电路元件制作在一个芯片上,元件参数偏差方 向一致,温度均一性好。
1.1.5 运算放大器使用时的主要事项
1 选用元件
通常是根据实际要求来选用运算放大器。如测量放大器的输人 信号微弱它的第一级应选用高输入电阻、高共模抑制比、高开 环电压放,大倍数、低失调电压及低温度漂移的运算放大器。 选好后,根据管脚图和符号图联接外部电路,包括电源、外接 偏置电阻、消振电路及调零电路等。
高速型和宽带型
用于宽频带放大器,高速A/D、D/A,高
速数据采集测试系统。这种运放的单位增益
带宽和压摆率的指标均较高,用于小信号放
大时,可注重fH或fc,用于高速大信号放大时, 同时还应注重SR。例如:
CF2520/2525 SR = 120 V/ μ s BWG = 20MHz
AD9620
SR = 2200 V/ μ S fH 600 MHZ
运算放大器外形图
1.1.4 特殊类型的运算放大器
为满足实际使用中对集成运放性能的特殊要求, 除性能指标比较适中的通用型运放外,还有适应不 同需要的专用型集成运放。它们在某些技术指标上 比较突出。
根据运算放大器的技术指标可以对其进行分类, 主要有通用、高速、宽带、高精度、高输入电阻和 低功耗等几种。
IIB 30p A
Rid 1012
高精度(低漂移型)
用于精密仪表放大器,精密测试系统,精密
传感器信号变送器等。 例如:
OP177 VIO 4μ V
IIO 0.3nA
dVIO 0.03μ V/ C d IIO 1.5pA/C
dT
dT
CF714 VIO 30 ~ 60 μ V
dVIO 0.3 ~ 0.5 μ V/ C dT
T3
T5
uo





级 UEE
对输入级的要求:尽量减小零点漂移,尽量提高 KCMRR , 输入阻抗 ri 尽可能大。
对中间级的要求:足够大的电压放大倍数。
对输出级的要求:主要提高带负载能力,给出足 够的输出电流io 。即输出阻抗 ro小。
集成运放的结构
(1)采用四级以上的多级放大器,输入级和第二级一般 采用差动放大器。
常用分贝作单位,一般100dB以上。
1.1.2运算放大器的主要技术指标
3. 最大输出电压 UOPP 能使输出和输入保持不失真关系的最大输出电压。
4. 开环差模电压增益 Auo
运放没有接反馈电路时的差模电压放大倍数。 Auo 愈高,所构成的运算电路越稳定,运算精度也越高。
5. 输入失调电压 UIO 6. 输入失调电流 IIO 愈小愈好 7. 输入偏置电流 IIB 8. 共模输入电压范围 UICM
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