1.比例放大器
R2
R1
vi
-
A +
vo
Avf=vo/vi= -R2/R1
特点： 运算放大器输入端无共模信号
运算电路输入电阻较小
宽带放大器设计与仿真
2.同相放大器
vi
+
A
-
R2 R1
vo
Avf
vo vi
1 R2 R1
特点： 运算放大器输入端有共模信号 运算电路输入电阻很大
宽带放大器设计与仿真
3.加法电路
v1
R1
Rf
v2
R2
-
A +
vo
vo
（v1 R1
Rv22）Rf
宽带放大器设计与仿真
加法电路的应用——D/A转换器双极性输出
+5V
D0 VREF
输
D1
Rfb
D2
入 数 字
D3 IOUT1 D4 IOUT2
量
D5 D6
AGND DGND
D7
v2 R1
2kΩ
+ A1
R2
v1 1kΩ
Rf 2kΩ
V+
vo
压力传感器
R1 RT
V+ R2
vo
W
温度传感器
宽带放大器设计与仿真
V+
应变片1
R1 vo
应变片2
R2
典型的几种差分输出的传感器就是电阻电桥、 RTD 测温电阻和电流并联检测器。
宽带放大器设计与仿真
共模信号为放大器的同相和反相输入端含有的相同信 号，这里的共模信号（Common Mode Voltage）VCM＝ 5V；
（2）基本差分放大电路的原理
Rf
v1
R1
-
A
v2
+
R2
RF
vo vo1vo2
vo
Rf R1
v1R2RFRF（1RR1f ）v2
当Rf=RF，R1=R2 时，
vo vo1vo2 RR1f（v1 v2） Av（ f v1 v2）
宽带放大器设计与仿真
宽带放大器设计与仿真
存在的问题
电路的共模抑制比（CMRR）被外部电阻网络所限 制。
宽带放大器设计与仿真
运算放大器构成信号的产生、信号的变换、信号处 理等各种各样功能，已成为构成模拟系统的基本单 元。
1.1 运算放大器的模型
vN vP
高阻 输入级
中间 放大级
低阻 输出级
vO
偏置电路
宽带放大器设计与仿真
1.理想运算放大器的模型
iN=0
vN
-
vD +
vP
+-
iP=0
AVOvD
净输入vD=0, (虚短)
宽带放大器设计与仿真
（3）专用差分放大器-IN132
+
A2
vo
加法电路
vo5V2v1
宽带放大器设计与仿真
D/A转换器单极性和双极性输出工作波形
vo5V2v1
v1
vo
+5V
0
t
0
t
-5V
-5V
思考题：怎样把0~3V的直流电压转换为-1V~0V
宽带放大器设计与仿真
4.基本差动放大电路
（1）差模信号和共模信号 很多传感器的输出信号既有差模信号，又有共模信号。
宽带放大器设计与仿真
电压源驱动的电阻电桥
压力测试仪，未受外力作用时，电桥平衡（左）； 受到外力时阻值改变，电桥不再平衡（右）上下两个 应变片在外力作用下弯曲：一个被拉长，值以+ε的比 例变大；一个被压短，阻值以－ε的比例变小。
宽带放大器设计与仿真
压力引起的电桥臂上 应变片的形变实际上是 非常的小，一个压力传 感器的满量程差分输出 通常都在20mV以下， 而共模电压则通常在 2.5V以上。如果直接对 信号放大，共模信号会 引起电路饱和。因此， 首先我们需要进行共模 抑制，提前出差模信号。 如上图，共模信号为 2.5V，差模信号为 6.3mV，我们只需将V+ 宽带放大器设计与仿减真 去V-即可，
差模信号为放大器的同相和反相输入端含有的不同信 号，这里的差模信号（Diffrential Mode Voltage） VDM=3V。
共模抑制比（CMRR:定义为差模的信号的放大倍数 比上共模信号的放大倍宽带数放大）器设计与仿真
电压源驱动的电阻电桥
电阻电桥可以用电流源驱动，也可以用电压源驱 动，其工作实质是由于外力作用，导致电桥臂上的一 个或几个电阻阻值发生变化，从而破坏电桥的平衡， 输出差模信号。通过调理和转换差模的信号的大小， 即可以获得电阻变化的信息，从而再换算出外力的大 小。
vO
vP = vN
净输入 iN= iP=0 (虚断)
（1）开环增益AVO＝∞； （2）输入电阻ri= ∞ ； （3）输出电阻ro=0；
（4）频带宽度△f=∞； （5）共模拟制比KCMR=∞； （6）失调漂移、内部噪声均为0。
宽带放大器设计与仿真
2.实际运算放大器的模型
vN - vD ri +
ro
vP
项目3 宽带信号发生器的设计与仿真
宽带放大器设计与仿真
模拟电子系统设计与实践
宽带放大器设计与仿真
TI 的精密型运放有下面几类（所有的y代表通道数量和关断功能与否） • OPAy2xx, TLExxxy: Bipolar，精密，微小输入失调电压，GBW<=80MHz； • OPAy1xx: FET, Difet， 精密，高输入阻抗，微小偏置电流，GBW<=10MHz； • OPA637,OPA627: Difet， 精密，优秀的直流交流特性，GBW<=80MHz； • OPAy3xx: CMOS, <=5.5V, 精密,直流特性出众，低噪低功耗，GBW<=200MHz； • OPAy7xx: CMOS, <12V; GBW<=20MHz • TLV/TLCxxxy： CMOS, <=16V; GBW<=10MHz; 针对低成本，低频应用
假如 R1，R2，R3，R4 中仅有一只电阻有 0.1％ 的误差，导入上面的公式可以得到 CMRR 将下降到 66dB； 若误差为 1％，CMRR 将下降到46dB。 那么，我们在通用电子市场上里通常能买到的最精 密的电阻为多少误差呢？ 1％，而我们在学校里经 常抓来使用的电阻常常只有 5%的甚至更差的精度 ，这将使我们的共模抑制比更加“惨不忍睹”。 上面 的例子里， VCM＝2.5V， 若 VDM＝20mV， 60dB 的 CMRR 将使 VCM＝2.5V减小到 1/1000 ， 此时 VCM 仍将有 2.5mV，这相当于有用差模信 号的 10%，对我们的测量结果有相当大的影响， 因 此我们需要更高的 CMRR。
+
+
-
AVOvDiN=0vN-vO
vP
vD +
+-
AVOvD
vO
iP=0
（1）差分输入电阻ri； （2）电压增益AVO； （3）输出电阻rO； （4）差分输入电压vD=vP-vN。
uA741运算放大器的
rd=2MΩ， AVO=200V/mV，ro=75Ω。
宽带放大器设计与仿真
1.2 用集成运放构成的典型放大电路