集成運(yùn)算放大器原理和運(yùn)用

1、集成運(yùn)算放大器原理和應(yīng)用集成運(yùn)算放大器原理和應(yīng)用基本原理和一般應(yīng)用基本原理和一般應(yīng)用課程大綱課程大綱一一. .基本原理和主要性能指標(biāo)基本原理和主要性能指標(biāo)二二. .運(yùn)算放大器分析方法運(yùn)算放大器分析方法 三、運(yùn)算放大器的應(yīng)用、運(yùn)算放大器的應(yīng)用 四、運(yùn)算放大器應(yīng)用時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題運(yùn)算放大器應(yīng)用時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題五.實(shí)例分析實(shí)例分析一、基本原理和主要性能指標(biāo)一、基本原理和主要性能指標(biāo)1、概念概念2、運(yùn)算放大器基本組成和原理、運(yùn)算放大器基本組成和原理3、主要性能指標(biāo)、主要性能指標(biāo)一、基本原理和主要性能指標(biāo)一、基本原理和主要性能指標(biāo)1 概念概念 因?yàn)樵缙谶\(yùn)放主要用于放大和模擬運(yùn)算（加法、減法、因?yàn)樵缙谶\(yùn)放主要

2、用于放大和模擬運(yùn)算（加法、減法、乘法、除法、積分、微分等），所以取名運(yùn)算放大器。乘法、除法、積分、微分等），所以取名運(yùn)算放大器。 現(xiàn)在現(xiàn)在 還用于信號(hào)處理、信號(hào)變換、信號(hào)產(chǎn)生等方面，還用于信號(hào)處理、信號(hào)變換、信號(hào)產(chǎn)生等方面，在各種電子設(shè)備中被廣泛應(yīng)用。在測(cè)量、控制電路中有十在各種電子設(shè)備中被廣泛應(yīng)用。在測(cè)量、控制電路中有十分重要的地位。分重要的地位。2、運(yùn)算放大器基本組成和原理、運(yùn)算放大器基本組成和原理-組成組成一、基本原理和主要性能指標(biāo)一、基本原理和主要性能指標(biāo)運(yùn)算放大器運(yùn)算放大器輸入級(jí)：采用恒流源的差動(dòng)放大電路，工作在小電輸入級(jí)：采用恒流源的差動(dòng)放大電路，工作在小電流狀態(tài)，輸入阻抗高。流狀

3、態(tài)，輸入阻抗高。中間級(jí)：一般采用恒流源的共發(fā)射極放大電路，放中間級(jí)：一般采用恒流源的共發(fā)射極放大電路，放 大倍大倍數(shù)在幾千倍以上，是運(yùn)算放大器的主要增益部分。數(shù)在幾千倍以上，是運(yùn)算放大器的主要增益部分。輸出級(jí)：有較大的電壓輸出幅度，較高的輸出輸出級(jí)：有較大的電壓輸出幅度，較高的輸出功率、較小的輸出電阻，一般設(shè)有過(guò)載保護(hù)。功率、較小的輸出電阻，一般設(shè)有過(guò)載保護(hù)。偏置電路：為各級(jí)提供合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，偏置電路：為各級(jí)提供合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，作為有源負(fù)載提高電壓增益。作為有源負(fù)載提高電壓增益。一、基本原理和主要性能指標(biāo)一、基本原理和主要性能指標(biāo)2、運(yùn)算放大器基本原理和組成、運(yùn)算放大器基本原理和組成-原

4、理原理一、基本原理和主要性能指標(biāo)一、基本原理和主要性能指標(biāo)3. 主要性能指標(biāo)主要性能指標(biāo)（1）輸入失調(diào)（偏移）電壓）輸入失調(diào)（偏移）電壓vio 一般在一般在110mv,指為了保證輸出為零，在輸入端加的補(bǔ)償電指為了保證輸出為零，在輸入端加的補(bǔ)償電壓，溫度影響較大。壓，溫度影響較大。（2）輸入失調(diào)（偏移）電流）輸入失調(diào)（偏移）電流iio 輸入信號(hào)為零時(shí)，兩輸入端靜態(tài)電流之差，溫度影響較大。輸入信號(hào)為零時(shí)，兩輸入端靜態(tài)電流之差，溫度影響較大。（3）輸入偏置電流）輸入偏置電流iib 輸入信號(hào)為零時(shí)，兩輸入端靜態(tài)電流的平均值，溫度有一定影輸入信號(hào)為零時(shí)，兩輸入端靜態(tài)電流的平均值，溫度有一定影響。響。（4

5、）差模增益（放大倍數(shù)）差模增益（放大倍數(shù)）avd 指運(yùn)算放大器在開(kāi)環(huán)狀態(tài)時(shí)的差模放大倍數(shù)。指運(yùn)算放大器在開(kāi)環(huán)狀態(tài)時(shí)的差模放大倍數(shù)。（5）轉(zhuǎn)換速率）轉(zhuǎn)換速率sr 運(yùn)算放大器在單位增益和額定輸出電壓下，輸出電壓的最大變運(yùn)算放大器在單位增益和額定輸出電壓下，輸出電壓的最大變化率化率dv/dt。一、基本原理和主要性能指標(biāo)一、基本原理和主要性能指標(biāo)3. 主要性能指標(biāo)主要性能指標(biāo)（6）共模印制比）共模印制比kcmr(cmr) 差模放大倍數(shù)與共模放大倍數(shù)之比。差模放大倍數(shù)與共模放大倍數(shù)之比。（7）最大共模輸入電壓）最大共模輸入電壓vicm 運(yùn)算放大器在線性工作工作范圍內(nèi)所能承受的最大共模輸入電壓。運(yùn)算放大器

6、在線性工作工作范圍內(nèi)所能承受的最大共模輸入電壓。（8）最大差模輸入電壓）最大差模輸入電壓vidm 運(yùn)算放大器兩輸入端之間所能承受的最大電壓。運(yùn)算放大器兩輸入端之間所能承受的最大電壓。（9）-3db帶寬帶寬fh和單位增益帶寬和單位增益帶寬fc fh是指當(dāng)是指當(dāng)ao下降到下降到3db所對(duì)應(yīng)的信號(hào)頻率；所對(duì)應(yīng)的信號(hào)頻率；fc是指是指ao下降到下降到0db所對(duì)應(yīng)的信號(hào)頻率。注意與所對(duì)應(yīng)的信號(hào)頻率。注意與gbp區(qū)別開(kāi)來(lái)。區(qū)別開(kāi)來(lái)。（10）差模輸入電阻和輸出電阻）差模輸入電阻和輸出電阻 差模輸入電阻是指兩輸入端之間動(dòng)態(tài)電阻；輸出電阻指運(yùn)算放大差模輸入電阻是指兩輸入端之間動(dòng)態(tài)電阻；輸出電阻指運(yùn)算放大器在環(huán)狀

7、態(tài)下輸出端對(duì)地電阻。器在環(huán)狀態(tài)下輸出端對(duì)地電阻。一、基本原理和主要性能指標(biāo)一、基本原理和主要性能指標(biāo)3. 主要性能指標(biāo)主要性能指標(biāo)-例子例子一、基本原理和主要性能指標(biāo)一、基本原理和主要性能指標(biāo)3. 主要性能指標(biāo)主要性能指標(biāo)-例子例子二二.運(yùn)算放大器分析方法運(yùn)算放大器分析方法1、分析運(yùn)算放大器的基本法則：虛短、虛斷、虛地。、分析運(yùn)算放大器的基本法則：虛短、虛斷、虛地。2、典型運(yùn)算放大電路、典型運(yùn)算放大電路 同相輸入比例放大電路同相輸入比例放大電路 跟隨電路跟隨電路 反相輸入比例放大電路反相輸入比例放大電路 積分電路積分電路 微分電路微分電路 加法電路加法電路 減法電路減法電路2、典型運(yùn)算放大電路

8、、典型運(yùn)算放大電路同相輸入比例放大電路1234abcd4321dcbatitlenumberrevisionsizeadate:28-may-2008sheet of file:e:陳永倫海洋王dgs10.ddbdrawn by:u1r1r2rfv ou1r1r2rfv iv ou1r1r2v iv ocu1rfr2v iv ocv iu1r1rfv iv ou1r1r3rfv i1v or2v i2u1r1r3rfv i1v or2v i2u1r1rfv iv ocu1rfr1v iv ocu1r1r2v iv oc2rfc1跟隨電路跟隨電路 2、典型運(yùn)算放大電路、典型運(yùn)算放大電路1234a

9、bcd4321dcbatitlenumberrevisionsizeadate:28-may-2008sheet of file:e:陳永倫海洋王dgs10.ddbdrawn by:u1r1r2rfv ou1r1r2rfv iv ou1r1r2v iv ocu1rfr2v iv ocv iu1r1rfv iv ou1r1r3rfv i1v or2v i2u1r1r3rfv i1v or2v i2u1r1rfv iv ocu1rfr1v iv ocu1r1r2v iv oc2rfc1反相輸入比例放大電路反相輸入比例放大電路2、典型運(yùn)算放大電路、典型運(yùn)算放大電路1234abcd4321dcbati

10、tlenumberrevisionsizeadate:28-may-2008sheet of file:e:陳永倫海洋王dgs10.ddbdrawn by:u1r1r2rfv ou1r1r2rfv iv ou1r1r2v iv ocu1rfr2v iv ocv iu1r1rfv iv ou1r1r3rfv i1v or2v i2u1r1r3rfv i1v or2v i2u1r1rfv iv ocu1rfr1v iv ocu1r1r2v iv oc2rfc12、典型運(yùn)算放大電路、典型運(yùn)算放大電路積分電路積分電路1234abcd4321dcbatitlenumberrevisionsizeadat

11、e:28-may-2008sheet of file:e:陳永倫海洋王dgs10.ddbdrawn by:u1r1r2rfv ou1r1r2rfv iv ou1r1r2v iv ocu1rfr2v iv ocv iu1r1rfv iv ou1r1r3rfv i1v or2v i2u1r1r3rfv i1v or2v i2u1r1rfv iv ocu1rfr1v iv ocu1r1r2v iv oc2rfc1微分電路微分電路2、典型運(yùn)算放大電路、典型運(yùn)算放大電路1234abcd4321dcbatitlenumberrevisionsizeadate:28-may-2008sheet of fil

12、e:e:陳永倫海洋王dgs10.ddbdrawn by:u1r1r2rfv ou1r1r2rfv iv ou1r1r2v iv ocu1rfr2v iv ocv iu1r1rfv iv ou1r1r3rfv i1v or2v i2u1r1r3rfv i1v or2v i2u1r1rfv iv ocu1rfr1v iv ocu1r1r2v iv oc2rfc1加法電路加法電路2、典型運(yùn)算放大電路、典型運(yùn)算放大電路1234abcd4321dcbatitlenumberrevisionsizeadate:28-may-2008sheet of file:e:陳永倫海洋王dgs10.ddbdrawn

13、by:u1r1r2rfv ou1r1r2rfv iv ou1r1r2v iv ocu1rfr2v iv ocv iu1r1rfv iv ou1r1r3rfv i1v or2v i2u1r1r3rfv i1v or2v i2u1r1rfv iv ocu1rfr1v iv ocu1r1r2v iv oc2rfc1減法電路減法電路2、典型運(yùn)算放大電路、典型運(yùn)算放大電路1234abcd4321dcbatitlenumberrevisionsizeadate:28-may-2008sheet of file:e:陳永倫海洋王dgs10.ddbdrawn by:u1r1r2rfv ou1r1r2rfv i

14、v ou1r1r2v iv ocu1rfr2v iv ocv iu1r1rfv iv ou1r1r3rfv i1v or2v i2u1r1r3rfv i1v or2v i2u1r1rfv iv ocu1rfr1v iv ocu1r1r2v iv oc2rfc11、在測(cè)量方面的應(yīng)用、在測(cè)量方面的應(yīng)用2、在信號(hào)處理方面的應(yīng)用、在信號(hào)處理方面的應(yīng)用三、運(yùn)算放大器的基本應(yīng)用三、運(yùn)算放大器的基本應(yīng)用 1、在測(cè)量方面的應(yīng)用、在測(cè)量方面的應(yīng)用利用運(yùn)算放大器測(cè)量電壓、電流等:可以與指針表做成：直流電流測(cè)量電路支流電壓測(cè)量電路交流電流測(cè)量電路、交流電壓測(cè)量電路 1、在測(cè)量方面的應(yīng)用、在測(cè)量方面的應(yīng)用直流電流測(cè)量

15、電路直流電流測(cè)量電路1234abcd4321dcbatitlenumberrevisionsizeadate:29-may-2008sheet of file:e:陳永倫海洋王dgs10.ddbdrawn by:u1101vr100+-ku1rv iv ocu1r1r2v iv or3u1r1r2v or3cr4u1r1r2v iv oc1c2vref（1）有源濾波器）有源濾波器（2）采樣保持電路）采樣保持電路（3）電壓比較電路）電壓比較電路（4）波形產(chǎn)生電路）波形產(chǎn)生電路（5）比例）比例-積分積分-微分（微分（pid）調(diào)節(jié)器）調(diào)節(jié)器 2、在信號(hào)處理方面的應(yīng)用、在信號(hào)處理方面的應(yīng)用(1)有源濾

16、波器有源濾波器 2、在信號(hào)處理方面的應(yīng)用、在信號(hào)處理方面的應(yīng)用 一階有源低通濾波器：過(guò)濾高頻信號(hào) 一階有源高通濾波器：過(guò)濾低頻信號(hào) 二階有源帶通濾波器：過(guò)濾低頻高頻和信號(hào) 二階有源帶阻濾波器：過(guò)濾中頻信號(hào)(1)有源濾波器濾波有源濾波器濾波-幅頻特性圖幅頻特性圖2、在信號(hào)處理方面的應(yīng)用、在信號(hào)處理方面的應(yīng)用2、在信號(hào)處理方面的應(yīng)用、在信號(hào)處理方面的應(yīng)用(1)有源濾波器有源濾波器-一階有源低通濾波器1234abcd4321dcbatitlenumberrevisionsizeadate:28-may-2008sheet of file:e:陳永倫海洋王dgs10.ddbdrawn by:u1r1r

17、2rfv ou1r1r2rfv iv ou1r1r2v iv ocu1rfr2v iv ocv iu1r1rfv iv ou1r1r3rfv i1v or2v i2u1r1r3rfv i1v or2v i2u1r1rfv iv ocu1rfr1v iv ocu1r1r2v iv oc2rfc1 2、在信號(hào)處理方面的應(yīng)用、在信號(hào)處理方面的應(yīng)用(1)有源濾波器有源濾波器-一階有源高通濾波器1234abcd4321dcbatitlenumberrevisionsizeadate:28-may-2008sheet of file:e:陳永倫海洋王dgs10.ddbdrawn by:u1r1r2rfv

18、ou1r1r2rfv iv ou1r1r2v iv ocu1rfr2v iv ocv iu1r1rfv iv ou1r1r3rfv i1v or2v i2u1r1r3rfv i1v or2v i2u1r1rfv iv ocu1rfr1v iv ocu1r1r2v iv oc2rfc1 2、在信號(hào)處理方面的應(yīng)用、在信號(hào)處理方面的應(yīng)用(1)有源濾波器有源濾波器-二階有源帶通濾波器1234abcd4321dcbatitlenumberrevisionsizeadate:28-may-2008sheet of file:e:陳永倫海洋王dgs10.ddbdrawn by:u1r1r2rfv ou1r1

19、r2rfv iv ou1r1r2v iv ocu1rfr2v iv ocv iu1r1rfv iv ou1r1r3rfv i1v or2v i2u1r1r3rfv i1v or2v i2u1r1rfv iv ocu1rfr1v iv ocu1r1r2v iv oc2rfc1 2、在信號(hào)處理方面的應(yīng)用、在信號(hào)處理方面的應(yīng)用(1)有源濾波器有源濾波器-二階有源帶阻濾波器1234abcd4321dcbatitlenumberrevisionsizeadate:30-may-2008sheet of file:e:陳永倫海洋王dgs10.ddbdrawn by:u1r1r2rfv ou1r1r2rfv

20、 iv ou1r1r2v iv ocu1rfr2v iv ocv iu1r1rfv iv ou1r1r3rfv i1v or2v i2u1r1r3rfv i1v or2v i2u1r1rfv iv ocu1rfr1v iv ocu1r1r2v iv oc2rfc1u1rr/2v iv ocrfc2cr 2、在信號(hào)處理方面的應(yīng)用、在信號(hào)處理方面的應(yīng)用（2）采樣保持電路1234abcd4321dcbatitlenumberrevisionsizeadate:29-may-2008sheet of file:e:陳永倫海洋王dgs10.ddbdrawn by:u1101vr100+-ku1rv iv

21、 ocu1r1r2v iv or3u1r1r2v or3cr4u1r1r2v iv oc1c2vref缺少控制開(kāi)關(guān)缺少控制開(kāi)關(guān) 2、在信號(hào)處理方面的應(yīng)用、在信號(hào)處理方面的應(yīng)用（3）電壓比較電路用于比較電路的運(yùn)放叫比較器；用于比較電路的運(yùn)放叫比較器；性能要求：鑒別準(zhǔn)確，反應(yīng)靈敏，動(dòng)作迅速，抗干擾能性能要求：鑒別準(zhǔn)確，反應(yīng)靈敏，動(dòng)作迅速，抗干擾能力力 強(qiáng)，有一定的保護(hù)措施，防止過(guò)壓（輸入）或過(guò)流。強(qiáng)，有一定的保護(hù)措施，防止過(guò)壓（輸入）或過(guò)流。 對(duì)對(duì)sr、vin、vio等要求嚴(yán)格；等要求嚴(yán)格；常用的是遲滯（滯回）比較器常用的是遲滯（滯回）比較器。 2、在信號(hào)處理方面的應(yīng)用、在信號(hào)處理方面的應(yīng)用（3）

22、電壓比較電路）電壓比較電路-滯回電壓比較電路1234abcd4321dcbatitlenumberrevisionsizeadate:29-may-2008sheet of file:e:陳永倫海洋王dgs10.ddbdrawn by:u1101vr100+-ku1rv iv ocu1r1r2v iv or3u1r1r2v or3cr4u1r1r2v iv oc1c2vref 2、在信號(hào)處理方面的應(yīng)用、在信號(hào)處理方面的應(yīng)用（4） 波形產(chǎn)生電路波形產(chǎn)生電路 鋸齒波發(fā)生電路鋸齒波發(fā)生電路 三角波發(fā)生電路三角波發(fā)生電路 正弦波發(fā)生電路正弦波發(fā)生電路 方波發(fā)生電路方波發(fā)生電路 壓空振蕩發(fā)生電路壓空振蕩

23、發(fā)生電路 2、在信號(hào)處理方面的應(yīng)用、在信號(hào)處理方面的應(yīng)用（4） 波形產(chǎn)生電路波形產(chǎn)生電路-方波發(fā)生電路1234abcd4321dcbatitlenumberrevisionsizeadate:29-may-2008sheet of file:e:陳永倫海洋王dgs10.ddbdrawn by:u1101vr100+-ku1rv iv ocu1r1r2v iv or3u1r1r2v or3cr4u1r1r2v iv oc1c2vref 2、在信號(hào)處理方面的應(yīng)用、在信號(hào)處理方面的應(yīng)用（5）比例）比例-積分積分-微分（微分（pid）調(diào)節(jié)器）調(diào)節(jié)器1234abcd4321dcbatitlenumber

24、revisionsizeadate:29-may-2008sheet of file:e:陳永倫海洋王dgs10.ddbdrawn by:u1101vr100+-ku1rv iv ocu1r1r2v iv or3u1r1r2v or3cr4u1r1r2v iv oc1c2vref1、運(yùn)算放大器的選擇2、運(yùn)算放大器的保護(hù)措施3、抑制干擾和噪聲4、其他注意事項(xiàng) 四、運(yùn)算放大器應(yīng)用時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題四、運(yùn)算放大器應(yīng)用時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題1、運(yùn)算放大器的選擇、運(yùn)算放大器的選擇運(yùn)算放大器的主要技術(shù)要求：運(yùn)算放大器的主要技術(shù)要求： 高放大倍數(shù)、高輸入阻抗、低漂移、低功耗、高放大倍數(shù)、高輸入阻抗、低漂移、低功耗、高速

25、、高壓、精密、大功率、電壓比較；高速、高壓、精密、大功率、電壓比較；實(shí)際的運(yùn)放不可能都具備上面的技術(shù)指標(biāo)，實(shí)際的運(yùn)放不可能都具備上面的技術(shù)指標(biāo)，根據(jù)這些指標(biāo)，運(yùn)放分為不同類(lèi)型：根據(jù)這些指標(biāo)，運(yùn)放分為不同類(lèi)型： 高輸入阻抗型、低漂移型、低功耗型、高速型、高輸入阻抗型、低漂移型、低功耗型、高速型、高壓型、大功率型、電壓比較型高壓型、大功率型、電壓比較型;根據(jù)實(shí)際應(yīng)用選折具有相應(yīng)指標(biāo)的運(yùn)放類(lèi)型。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用選折具有相應(yīng)指標(biāo)的運(yùn)放類(lèi)型。1、運(yùn)算放大器的選擇、運(yùn)算放大器的選擇高輸入電阻型高輸入電阻型 高輸入電阻型可以減輕信號(hào)源的負(fù)擔(dān)，常用于測(cè)量設(shè)備的首級(jí)與傳感器匹配，利于發(fā)揮傳感器的靈敏度。也用于信號(hào)處理電路，信號(hào)保持電路，信號(hào)濾波電路和模擬調(diào)節(jié)電路。低漂移型低漂移型1、運(yùn)算放大器的選擇、運(yùn)算放大器的選擇 低漂移型的輸入、輸出值隨溫度、