運(yùn)算放大的計(jì)算方法

1、實(shí)操考試題實(shí)操考試題 v1、（本題為必答題，初級(jí)、助理級(jí)考生都必須作答。40分）v請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)并完成一個(gè)運(yùn)放調(diào)理電路?；緟?shù)如下，輸入電壓在00.2V可調(diào)，放大器放大倍數(shù)111倍（輸出范圍為02.2V），具有過壓保護(hù)功能，設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：v（1）00.2V可調(diào)輸入分壓電路。v（2）111倍的放大器電路。v（3）放大器輸出過壓保護(hù)電路(最大不超2.5V）。v請(qǐng)正確畫出電路設(shè)計(jì)原理圖，并結(jié)合設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行說明。v注：可提供三組電壓：12V、12V和+5V，+5V可以作為可調(diào)分壓電路的一端。 v2、（初級(jí)、助理必答，50分）請(qǐng)用面包板在EDP試驗(yàn)箱上設(shè)計(jì)并完成一個(gè)運(yùn)放調(diào)理電路?；緟?shù)如下: 輸入電壓可在0

2、0.2V可調(diào)，放大器放大倍數(shù)111倍，具有過壓保護(hù)功能，設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：v（1）完成00.2V可調(diào)輸入分壓電路設(shè)計(jì)，硬件實(shí)現(xiàn)。（8分）v（2）輸入電壓在0.1V左右時(shí)，完成111倍的放大器電路設(shè)計(jì)，硬件實(shí)現(xiàn)。（15分）v（3）放大器具有輸出過壓保護(hù)電路。（最大不超過2.5V），硬件實(shí)現(xiàn)。（12分）v（4）電路安裝、焊接質(zhì)量。（15分）v注：可提供三組電壓：12V、12V和+5V，+5V可以作為可調(diào)分壓電路的一端。 3、利用三極管（9012）、20歐姆/2W電阻設(shè)計(jì)一個(gè)單片機(jī)I/O可以控制的加熱模塊（20歐姆/2W的電阻為被加熱對(duì)象），畫出電路圖。4、利用1K的熱敏電阻（NTC）以及色環(huán)電阻設(shè)計(jì)一

3、個(gè)溫度采集器，要求輸出電壓值，當(dāng)熱敏電阻為1K時(shí)，輸出電壓不大于0.5V，畫出電路圖。5、利用運(yùn)算放大器對(duì)溫度采集器輸出的電壓進(jìn)行比例放大，放大倍數(shù)16倍可調(diào)，放大器具有輸出過壓保護(hù)電路（最大輸出不超過3.6V），畫出電路圖。集成運(yùn)放v集成運(yùn)算放大器（簡(jiǎn)稱運(yùn)放）是一種高增益、高輸入電阻、高增益、高輸入電阻、低輸出電阻低輸出電阻的的多級(jí)直接耦合放大器，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖：輸入級(jí)：采用差動(dòng)放大電路（抑制零漂）；輸入級(jí)：采用差動(dòng)放大電路（抑制零漂）；中間級(jí)：直接耦合多級(jí)放大電路（提供高增益）；中間級(jí)：直接耦合多級(jí)放大電路（提供高增益）；輸出級(jí)：互補(bǔ)對(duì)稱推挽電路（低輸出電阻）；輸出級(jí)：互補(bǔ)對(duì)稱推挽電路（

4、低輸出電阻）；偏置電路：恒流源電路。偏置電路：恒流源電路。集成運(yùn)放的理想化條件Ovv -v v -v0 OVDvA1.無限大的差模輸入電阻、趨于零的輸出電阻2.無限大的差模電壓增益和共模抑制比3.無限大的頻帶寬度以及趨于零的失調(diào)和飄移當(dāng)為有限值，則輸入的差模電壓（）就必趨于零，即同時(shí)，由于差模輸入電阻趨于無窮，因而流進(jìn)集成運(yùn)放輸入端的電流也就必趨于零，即 i 0理想集成運(yùn)放的各項(xiàng)指標(biāo)。理想集成運(yùn)放的各項(xiàng)指標(biāo)。即：即：Avd （差模開環(huán)電壓增益）（差模開環(huán)電壓增益） ； Rid （差模輸入電阻（差模輸入電阻 ） ；越大越好；越大越好 Ro （輸出電阻）（輸出電阻） =0；越小越好；越小越好 KC

5、MR （共模抑制比）（共模抑制比） ；越大抑制性越好；越大抑制性越好 IIB（輸入偏置電流）（輸入偏置電流） =(IB1+IB2)；（越小越；（越小越好）好）理想運(yùn)放線性運(yùn)用的兩個(gè)重要特點(diǎn)：理想運(yùn)放線性運(yùn)用的兩個(gè)重要特點(diǎn)：運(yùn)放的兩個(gè)工作區(qū)：運(yùn)放的兩個(gè)工作區(qū)：線性區(qū)：線性區(qū)：輸入、輸出滿足輸入、輸出滿足Uo=Aud(U+-U-) 工作在線性區(qū)的運(yùn)放必須引入深度負(fù)反饋。工作在線性區(qū)的運(yùn)放必須引入深度負(fù)反饋。非線性區(qū)：非線性區(qū)：工作在開環(huán)或引入正反饋的運(yùn)放工作在非工作在開環(huán)或引入正反饋的運(yùn)放工作在非 線性區(qū)。線性區(qū)。v理想運(yùn)放理想運(yùn)放工作在工作在線性區(qū)線性區(qū)時(shí)，有兩個(gè)重要特點(diǎn)：時(shí)，有兩個(gè)重要特點(diǎn)：v

6、（1）同相端電位與反相端電位相等：）同相端電位與反相端電位相等：vU+ = U-v 稱為稱為“虛短虛短”；v（2）同相輸入端與反相輸入端的輸入電流均為零）同相輸入端與反相輸入端的輸入電流均為零v I+ = I- =0 v 稱為稱為“虛斷虛斷”。v 虛短、虛斷是分析運(yùn)放線性運(yùn)用電路的基本出虛短、虛斷是分析運(yùn)放線性運(yùn)用電路的基本出發(fā)點(diǎn)發(fā)點(diǎn)例例1：A為理想運(yùn)放，寫出為理想運(yùn)放，寫出uo表達(dá)式表達(dá)式。(a) U+ = 0 = U-又又 I+ = I- = 0 Uo = 5V(b) U+ = 3V = U-又又 I+ = I- = 0 uo = U- = 3VIR(c)UVU23201020mAUIIR

7、5 . 0103210) 3(,0VUIURo122205 . 020例例2：寫出：寫出uo1表達(dá)式，設(shè)運(yùn)放為理想運(yùn)放。表達(dá)式，設(shè)運(yùn)放為理想運(yùn)放。B解：由虛地及虛斷解：由虛地及虛斷031110201011011ooBuUUuUUU解出解出 uo1 = 3V解：解：223132010103oouUUuUVU例例3：寫出：寫出uo2表達(dá)式，設(shè)運(yùn)放為理想運(yùn)放。表達(dá)式，設(shè)運(yùn)放為理想運(yùn)放。解出解出 uo2=9V解：解：1)1(3121)1(31110201012133ooouUUuuUVU解出解出 uo1=4V運(yùn)放主要性能參數(shù)（直流）v輸入失調(diào)電壓： 一個(gè)理想的運(yùn)放，當(dāng)兩個(gè)輸入端加相同的電壓或直接接地時(shí)

8、，其輸出電壓應(yīng)為零，但實(shí)際上不為零。為使輸出電壓為零，在兩個(gè)輸入端間加有補(bǔ)償直流電壓VIO，該VIO稱為輸入失調(diào)電壓。v輸入失調(diào)電流： 當(dāng)運(yùn)放的輸出電壓為零時(shí)，將兩輸入端偏置電流的差稱為輸入失調(diào)電流，即 IIO IB IB 其中IB為同相輸入端基極電流，IB為反相輸入端基極電流。v共模抑制比： 將運(yùn)放的差模電壓放大倍數(shù)AVD與共模電壓放大倍數(shù)AVC之比稱為共模抑制比，用KCMR表示，單位一般用dB運(yùn)放主要性能參數(shù)（直流）20lgVDCMRVCAKdBAKCMR 愈大，表示放大器對(duì)共模信號(hào)（溫度飄移，零點(diǎn)飄移等）的抑制能力愈強(qiáng)。運(yùn)放主要性能參數(shù)（交流）v增益帶寬積： 運(yùn)放的帶寬BW通常等于截止頻

9、率fc。增益越高，帶寬越窄，增益帶寬積為常數(shù)，即 AVBW常數(shù) 將放大倍數(shù)等于1時(shí)的帶寬稱為單位增益帶寬。v轉(zhuǎn)換速率（擺動(dòng)率）： 運(yùn)放在大幅度階躍信號(hào)作用下，輸出信號(hào)所能達(dá)到的最大變化率稱為轉(zhuǎn)換速率或擺率，用SR表示，其單位為V/us。集成運(yùn)放的基本應(yīng)用v反相放大器OFVF1i1P1RARRRR0RR /FR閉環(huán)增益：輸入電阻：輸出電阻：平衡電阻：特例：當(dāng)Rf=R1時(shí)，Auf = - 1 , 即 Uo = -Ui 稱為反相器。集成運(yùn)放的基本應(yīng)用v同相放大器OFVF1iP1RARRR0RR /icFrR閉環(huán)增益：1+輸入電阻：輸出電阻：平衡電阻：v特例：當(dāng)特例：當(dāng) Rf = 0，R1 = ，v

10、Auf = Uo / Ui = 1，Uo = Uiv 稱為電壓跟隨器。稱為電壓跟隨器。集成運(yùn)放的基本應(yīng)用v差動(dòng)放大器1312112313O3FVD212id12123FO211RRVRRAVVRRRRR2RRRRRVVVFFOFRRRVVVRRRRRR 21當(dāng)， 時(shí)為差動(dòng)放大器，差模電壓增益：輸入電阻：當(dāng)時(shí)為減法器，輸出電壓集成運(yùn)放的基本應(yīng)用v弱信號(hào)檢測(cè)放大器1234567FO4FVD215RRRRRRRRVRRRA14641VVRR3，集成運(yùn)放的基本應(yīng)用v窗比較器集成運(yùn)放的基本應(yīng)用v有源濾波器：fc =20KHz12348+-U1ALM358+12-12C1152C2101R110KR210

11、Kvivo集成運(yùn)放的基本應(yīng)用v求和運(yùn)算（加法運(yùn)算）v積分運(yùn)算v微分運(yùn)算v乘法運(yùn)算調(diào)理電路的設(shè)計(jì) 、什么是調(diào)理電路？ 、調(diào)理電路的作用是什么？ 、調(diào)理電路采用什么元器件？單運(yùn)放OP07管腳圖雙運(yùn)放管腳圖調(diào)理模塊原理圖U1OP07AH3247681VCC12VVEE-12VR110kR21kR3100R44.7kVDD5V調(diào)理模塊原理圖v1、（本題為必答題，初級(jí)、助理級(jí)考生都必須作答。40分）v請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)并完成一個(gè)運(yùn)放調(diào)理電路?；緟?shù)如下，輸入電壓在00.2V可調(diào)，放大器放大倍數(shù)111倍（輸出范圍為02.2V），具有過壓保護(hù)功能，設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：v（1）00.2V可調(diào)輸入分壓電路。v（2）111倍的放大器電路。v（3）放大器輸出過壓保護(hù)電路(最大不超2.5V）。v請(qǐng)正確畫出電路設(shè)計(jì)原理圖，并結(jié)合設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行說明。v注：可提供三組電壓：