運算放大的計算方法

1、1實操考試題實操考試題 2v1、（本題為必答題，初級、助理級考生都必須作答。40分）v請設(shè)計并完成一個運放調(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），具有過壓保護功能，設(shè)計內(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電路(最大不超2.5V）。v請正確畫出電路設(shè)計原理圖，并結(jié)合設(shè)計內(nèi)容進行說明。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。 3v2、（初級、助理必答，50分）請用面包板在EDP試驗箱上設(shè)計并完成一個運放調(diào)理電路?；緟?shù)如下: 輸入電壓

2、可在00.2V可調(diào)，放大器放大倍數(shù)111倍，具有過壓保護功能，設(shè)計內(nèi)容包括：v（1）完成00.2V可調(diào)輸入分壓電路設(shè)計，硬件實現(xiàn)。（8分）v（2）輸入電壓在0.1V左右時，完成111倍的放大器電路設(shè)計，硬件實現(xiàn)。（15分）v（3）放大器具有輸出過壓保護電路。（最大不超過2.5V），硬件實現(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。 43、利用三極管（9012）、20歐姆/2W電阻設(shè)計一個單片機I/O可以控制的加熱模塊（20歐姆/2W的電阻為被加熱對象），畫出電路圖。4、利用1K的熱敏電阻（NTC）以及色環(huán)電

3、阻設(shè)計一個溫度采集器，要求輸出電壓值，當(dāng)熱敏電阻為1K時，輸出電壓不大于0.5V，畫出電路圖。5、利用運算放大器對溫度采集器輸出的電壓進行比例放大，放大倍數(shù)16倍可調(diào)，放大器具有輸出過壓保護電路（最大輸出不超過3.6V），畫出電路圖。5集成運放v集成運算放大器（簡稱運放）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直接耦合放大器，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖：輸入級：采用差動放大電路（抑制零漂）；輸入級：采用差動放大電路（抑制零漂）；中間級：直接耦合多級放大電路（提供高增益）；中間級：直接耦合多級放大電路（提供高增益）；輸出級：互補對稱推挽電路（低輸出電阻）；輸出級：互補對稱

4、推挽電路（低輸出電阻）；偏置電路：恒流源電路。偏置電路：恒流源電路。6集成運放的理想化條件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，由于差模輸入電阻趨于無窮，因而流進集成運放輸入端的電流也就必趨于零，即 i 07理想集成運放的各項指標(biāo)。理想集成運放的各項指標(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；

5、越小越好 KCMR （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）8理想運放線性運用的兩個重要特點：理想運放線性運用的兩個重要特點：運放的兩個工作區(qū)：運放的兩個工作區(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)的運放必須引入深度負(fù)反饋。工作在線性區(qū)的運放必須引入深度負(fù)反饋。非線性區(qū)：非線性區(qū)：工作在開環(huán)或引入正反饋的運放工作在非工作在開環(huán)或引入正反饋的運放工作在非 線性區(qū)。線性區(qū)。9v理想運放理想運放工作在工作在線性區(qū)線性區(qū)時，有兩個重要特點：時，

6、有兩個重要特點：v（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、虛斷是分析運放線性運用電路的基本出虛短、虛斷是分析運放線性運用電路的基本出發(fā)點發(fā)點10例例1：A為理想運放，寫出為理想運放，寫出uo表達式表達式。(a) U+ = 0 = U-又又 I+ = I- = 0 Uo = 5V(b) U+ = 3V = U-又又 I+ = I- = 0 uo = U- = 3V11IR(c)UVU2

7、3201020mAUIIR5 . 0103210) 3(,0VUIURo122205 . 02012例例2：寫出：寫出uo1表達式，設(shè)運放為理想運放。表達式，設(shè)運放為理想運放。B解：由虛地及虛斷解：由虛地及虛斷031110201011011ooBuUUuUUU解出解出 uo1 = 3V13解：解：223132010103oouUUuUVU例例3：寫出：寫出uo2表達式，設(shè)運放為理想運放。表達式，設(shè)運放為理想運放。解出解出 uo2=9V14解：解：1)1(3121)1(31110201012133ooouUUuuUVU解出解出 uo1=4V15運放主要性能參數(shù)（直流）v輸入失調(diào)電壓： 一個理想的

8、運放，當(dāng)兩個輸入端加相同的電壓或直接接地時，其輸出電壓應(yīng)為零，但實際上不為零。為使輸出電壓為零，在兩個輸入端間加有補償直流電壓VIO，該VIO稱為輸入失調(diào)電壓。v輸入失調(diào)電流： 當(dāng)運放的輸出電壓為零時，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。16v共模抑制比： 將運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運放主要性能參數(shù)（直流）20lgVDCMRVCAKdBAKCMR 愈大，表示放大器對共模信號（溫度飄移，零點飄移等）的抑制能力愈強。17運放主要性能參數(shù)（

9、交流）v增益帶寬積： 運放的帶寬BW通常等于截止頻率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時的帶寬稱為單位增益帶寬。v轉(zhuǎn)換速率（擺動率）： 運放在大幅度階躍信號作用下，輸出信號所能達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。18集成運放的基本應(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，Auf = - 1 , 即 Uo = -Ui 稱為反相器。19集成運放的基本應(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

10、衡電阻：20v特例：當(dāng)特例：當(dāng) Rf = 0，R1 = ，v Auf = Uo / Ui = 1，Uo = Uiv 稱為電壓跟隨器。稱為電壓跟隨器。21集成運放的基本應(yīng)用v差動放大器1312112313O3FVD212id12123FO211RRVRRAVVRRRRR2RRRRRVVVFFOFRRRVVVRRRRRR 21當(dāng)， 時為差動放大器，差模電壓增益：輸入電阻：當(dāng)時為減法器，輸出電壓22集成運放的基本應(yīng)用v弱信號檢測放大器1234567FO4FVD215RRRRRRRRVRRRA14641VVRR3，23集成運放的基本應(yīng)用v窗比較器24集成運放的基本應(yīng)用v有源濾波器：fc =20KHz1

11、2348+-U1ALM358+12-12C1152C2101R110KR210Kvivo25集成運放的基本應(yīng)用v求和運算（加法運算）v積分運算v微分運算v乘法運算26調(diào)理電路的設(shè)計 、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？27單運放OP07管腳圖28雙運放管腳圖29調(diào)理模塊原理圖U1OP07AH3247681VCC12VVEE-12VR110kR21kR3100R44.7kVDD5V30調(diào)理模塊原理圖31v1、（本題為必答題，初級、助理級考生都必須作答。40分）v請設(shè)計并完成一個運放調(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），具有過壓保護功能，設(shè)計內(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電路(最大不超2.5