反相放大器的特点
1. 共模输入电压为0，因此对运放的共模抑制比 要求低。 2. 由于电压负反馈的作用，输出电阻小，可认 为是0，因此带负载能力强。 3. 由于并联负反馈的作用，输入电阻小，因此 对输入电流有一定的要求。 4. 在放大倍数较大时，该电路结构不再适用 。
1.4 集成运算放大器设计
几个注意点
1.1 放大器概述
？
几个基本概念
■等效电路 ■共模电压、差模电压（常模电压） ■差模放大倍数、共模放大倍数 ■共模抑制比
信号调理电路
1.2 分立元件放大器设计
三极管放大器的设计
交、直流分析-〉确定 静态工作点 设计步骤详见课本P36
信号调理电路
1.2 分立元件放大器设计
场效应管放大器的设计
信号调理电路
1.3 集成运算放大器
运算放大器是高增益、低漂移的直流放大器。
输入级：由差放构成。可减小零点漂移和抑制干扰。
中间级：共射放大电路。用于电压放大。 输出级：互补对称电路。降低输出电阻，提高带载能力。 偏置电路：由恒流源电路构成。确定运放各级的静态工作点。
输入端
输入级
中间级
偏置 电路
输出级
1.3 集成运算放大器
实际运放具有高增益、低漂移、高输出阻抗、低输出 阻抗、可靠性高的特点，因此可以视其为理想器件。 运放的理想参数：
（1）开环电压增益 （2）输入电阻 （3）输出电阻 （4）开环带宽 （5）共模抑制比 （6）失调电压、电流 Avd=∞； Rid=∞，Ric=∞； Ro =0 ； BW= ∞ ； KCMR =∞； Vio =0、Iio=0 。
1.反相比例放大电路
uo 与uI 相位相反、大 小成一定比例，实现 了反相比例运算。如 要RF=R1,则uo与uI大小 相等，相位相反。这 种电路被称作反相器。
ui R1 RF
∞ + + N1
uo
R3
uo RF Auf uI R1
补偿电阻：R3= R1 // RF
1.4 集成运算放大器设计
集成运放的主要性能指标
⒋ 输出阻抗ro
ro =几-几十。
⒌ 输入失调电压Uis
反映了运放差动输入级的对称程度，失调电压 越大，运放的对称性越差。一般为毫伏级。高 精度可小于1mV。
⒍ 输入失调电流与输入偏置电流
由差动输入级两个晶体管β值不一致所引起的。
信号调理电路
集成运放的主要性能指标
7、输入失调电压温度飘移与失调电流温 度飘移 8、开环频带宽度fH与单位增益宽度fc
1.1 放大器概述
放大器的设计，就是根据给定的技术指标， 确定电路方案、选择电子器件、计算电路各 元件参数。 一般情况下，采用集成运放设计放大器比较 简单，且稳定性高。 但是在一些对带宽有严格要求的场合，由于 集成运放的带宽限制，很难用集成运放来设 计，此时可采用分立元件进行设计。
1.1 放大器概述
1. 放大倍数 Rf R1 。
2. fH 与GWB。 3. Vim 。
1.4 集成运算放大器设计
2.同相比例放大电路
表明输出电压与输入 电压成同相比例关系。 若 RF=0 或 R1=∞ ， 则 uo=uI ，这种电路称为 电压跟随器。
R3= R1 // RF Zi = Kzin/(1+ RF / R1)+R3 →∞
电子系统设计
福州大学信息与通信工程系
2013-8-18
第六讲 信号处理电路设计 ——放大与滤波
主要内容
信号调理电路
放大电路 滤波电路
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ号变换技术 噪声及干扰抑制技术
第1部分
电子系统设计中的信号调理电路
主要内容
放大电路
放大器概述 分立元件放大器的设计 集成运算放大器 集成放大器的设计 应用举例
输出端
信号调理电路
集成运放的主要性能指标
⒈ 开环差模电压放大倍数Kd
无外加反馈回路的差模放大倍数。一般在 105 107（或60～100dB）之间。理想运放 的Kd为。
⒉ 共模抑制比CMMR
常用分贝作单位，一般100dB以上。
⒊ 输入阻抗ri
ri>1M, 有的可达100M以上。
信号调理电路
信号调理电路
1.3 集成运算放大器
理想运算放大器
理想运算放大器技术指标:
开环电压放大倍数 差模输入电阻 输出电阻 共模抑制比 Aod=∞； Rid=∞； Ro=0； KCMR=∞。
理想运放工作在线性区的特点:
理想运放的差模输入电压等于零; 理想运放的输入电流等于零。
8 7 6 5
Vo V－ V+
741或 OP07
1 2 3 4
V+
＋
－＋ ＋

3
1
V－
－
Ao
Vo
以典型的 741或 OP07为例 ：
2—反相输入端 3—同相输入端 6—输出端 7—正电源端 4—负电源端 1、5—接调零电位器 8—闲置端（NC）
1 2 3
－
8 7＋ 6 5
7 8 2 ∞ 6
741
4 5
9、转换速度
还有其他一些参数。不再一一介绍。
1.3 集成运算放大器
对放大电路的基本要求是什么？
①输入阻抗应与传感器输出阻抗相匹配； ②一定的放大倍数和稳定的增益； ③低噪声； ④低的输入失调电压和输入失调电流以及低的漂移； ⑤足够的带宽和转换速率； ⑥高共模输入范围和高共模抑制比； ⑦可调的闭环增益； ⑧线性好、精度高； ⑨成本低。
根据分析时理想运放的条件 ，得出两个重要结论： 虚短路： V V 虚开路： I i 0
信号调理电路
集成运放的分析
由于运放的开环放大倍数很大，输入电阻高，输出电 阻小，为了便于分析，常将其理想化——理想运放。
理想运放的条件 运放工作在线性区的特点
Kd
u u uo / Kd
4
信号调理电路
1.3 集成运算放大器
常用集成运放及其参数
通用型运放 LM324 uA741 精密型运放 TLC4501 低噪声运放 TLE2027 高速型集成运放 增益带宽积大 低电压低功率 TLV2341
电子竞赛中常用放大器： LF356, LF353, OP07, OP37, LM319, LM386, TL084
输出电压等于两输入端电压之差 ——实现减法运算
差动放大器
R3
ui1 R1 R2 ui2 R4
基本电路
R3 ud/2 R1 uo uic ud/2 ∞ +
-
∞
-
+
+ N1
R2 R4
uo
+ N1
共模与差模输入
RF +
信号调理电路
ui1 ui2 R1
信号调理电路
1.4 集成运算放大器选用
尽量使用通用型 正确对待各种参数 弱信号放大要求失调及噪声系数小的运算放 大器 直流放大，注意调零
信号调理电路
1.4 集成运算放大器设计
失调补偿例子
信号调理电路
1.4 集成运算放大器设计
失调补偿例子
信号调理电路
1.4 集成运算放大器设计
1.3 集成运算放大器
电子竞赛中常用放大器：
AD620——仪表运算放大器 AD603——可变增益宽带放大器 AD605——可变增益对数放大器 TLE2017——低噪声高速运放 OPA642——高速的噪声电压反馈型运放 NE5532——低噪声音频运放 INA2128——仪表放大器
失调补偿例子
信号调理电路
1.4 集成运算放大器设计
比例运算电路
作用：将信号按比例放大。 类型：同相比例放大和反相比例放大。 方法：引入深度电压并联负反馈或电压串联 负反馈。这样输出电压与运放的开环 放大倍数无关，与输入电压和反馈系 数有关。
信号调理电路
1.4 集成运算放大器设计
比例放大电路
几个概念： 反馈
也叫回授（feedback），是把输出的结果反映到输入端 的技术。有正反馈和负反馈两种。正反馈应用于正弦波 或方波的振荡，负反馈用于电路的稳定工作。
偏置
与确定直流工作点相对应。使用晶体管时的所谓偏置电 路就是指将工作点置于正常位置的电路。
现在设计和应用信号放大电路时已经很少使用单个 的或者几个晶体管组合起来的形式。
信号调理电路
1.3 集成运算放大器
理想运放工作在非线性区特点
理想运放的输出电压只有两种可能值： 等于运放的正向饱和电压+Uopp或等于其负向 饱和电压 -Uopp，其数值接近正、负电源电压。 当u+>u-时，uo=+Uopp
当u+<u-时，uo=-Uopp 理想运放的输入电流等于零。
信号调理电路
滤波电路
滤波器概述 有源滤波器设计原理 常用有源滤波器的设计
信号调理电路
1.1 放大器概述
何谓放大电路？
在测量控制系统中，用来放大传感器输出的微 弱电压、电流或电荷等电信号的电路称为 测量
放大电路，亦称仪用放大电路。 放大器的种类可以根据被放大信号的频带不 同而分类。射频以上频段的放大器很难用集 总参数电路来构成，常用传输线、空腔谐振 器等分布参数器件来设计。
差动放大器
RF
uo u u ui1 RF R1
uo
ui1
ui2
_ R1
R2
+
ui 2 u u R2 R3
+

u u
R1=R2，R3=RF
R3