第二講運(yùn)放及其典型應(yīng)用

第二講運(yùn)放及其典型應(yīng)用第1頁，共54頁，2023年，2月20日，星期三2、集成運(yùn)放的主要技術(shù)指標(biāo)：

速度、精度、增益和噪聲抑制能力、電源四大類a、增益帶寬乘積GBW GBW=Avd?fHAvd為中頻開環(huán)差模增益，fH為上限截止頻率(-3dB)第2頁，共54頁，2023年，2月20日，星期三以TL064為例，若上圖中fH=10Ηz,Avd增益為100dB，即

100000倍

故GBW=10×=Ηz=1MΗz，所以該運(yùn)放的單位增益頻率為fT=1MΗz,若此運(yùn)放在應(yīng)用中接成閉環(huán)增益為20dB，則此時(shí)的上限頻率：fH=100kΗz如：ＮＥ５５３２Ａ，它的GBW=1０MΗz.b、擺率（轉(zhuǎn)換速率SlewRate）

第3頁，共54頁，2023年，2月20日，星期三SR表示運(yùn)放所允許的輸出電壓Vo對(duì)時(shí)間變化率的最大值。對(duì)于LM324，其SR=0.5V/μs,當(dāng)輸入信號(hào)頻率為f=100kΗz時(shí)，其最大不失真輸出電壓:通用運(yùn)放的SR一般為1-10V/μs,而高速運(yùn)放可達(dá)1000V/μs.如LM324:它的SR=0.5V/μs.如把LM324接成電壓跟隨器，當(dāng)輸入電壓超過0.8V時(shí)，則它的輸出會(huì)出現(xiàn)失真。第4頁，共54頁，2023年，2月20日，星期三c、共模抑制比CMRR此指標(biāo)表示集成運(yùn)放對(duì)共模信號(hào)的抑制能力（共模信號(hào)通常是一種干擾信號(hào)）。定義為：

d、最大輸入和輸出電壓范圍輸入電壓：（V-）+5to（V+）-5輸出電壓：（V-）+4to（V+）-4第5頁，共54頁，2023年，2月20日，星期三e、輸入失調(diào)電壓UioUio=Uo/Gain輸入失調(diào)電壓是加在兩輸入端之間，使輸出為零所需要的電壓。輸入失調(diào)電壓與外電路無關(guān)，由運(yùn)放自身性能所決定。第6頁，共54頁，2023年，2月20日，星期三f、溫漂電壓：Uio/℃單位溫度變化所引起的輸入失調(diào)電壓。如：LM324,它的溫漂為±1μV/℃。g、輸入偏置電流Ib是兩個(gè)輸入電流之和的一半。

第7頁，共54頁，2023年，2月20日，星期三

ΔUi=Ib+·R1-Ib-·R2,因?yàn)镮b+跟Ib-很接近，故ΔUi=（R1-R2)Ib+，故當(dāng)R1≠R2時(shí)，由于輸入偏置電流的存在,而產(chǎn)生較大的誤差電壓。如：LM324運(yùn)放,Ib=20nA,若取R1=10KΩR2=9KΩ則：Ib=(Ib++Ib-)/2第8頁，共54頁，2023年，2月20日，星期三若放大器的閉環(huán)增益為100，則由偏置電流所引起的輸出端誤差：ΔUo=10μV×100=1mVh、靜態(tài)電流IQ=2.5mA（OPA324）,IQ=0.024mA(OPA277) IQ=0.8mA(LM324)i、電源電壓例：OPA324：±5V~±18VLM358:+3V~32J、輸入阻抗和輸出阻抗對(duì)于放大器輸入阻抗大，則對(duì)前級(jí)影向小。輸出阻抗小，意味著運(yùn)放帶負(fù)載能力強(qiáng)。K、輸出電流如LM358,Io+=20mA,Io-=30mA第9頁，共54頁，2023年，2月20日，星期三3、典型運(yùn)放介紹Ａ、通用運(yùn)放第10頁，共54頁，2023年，2月20日，星期三第11頁，共54頁，2023年，2月20日，星期三第12頁，共54頁，2023年，2月20日，星期三第13頁，共54頁，2023年，2月20日，星期三第14頁，共54頁，2023年，2月20日，星期三Ｂ、軌至軌輸出放大器第15頁，共54頁，2023年，2月20日，星期三第16頁，共54頁，2023年，2月20日，星期三常用運(yùn)放一覽表第17頁，共54頁，2023年，2月20日，星期三運(yùn)放主要生產(chǎn)商：A、WWW.ANALOG.COMB、WWW.TI.COMC、WWW.NATIONAL.COMD、WWW.ST.COME、WWW.ONSEMI.COM第18頁，共54頁，2023年，2月20日，星期三二、消除放大電路零位誤差的幾種方法1、選用具有零位調(diào)整的運(yùn)放。2、在放大器輸入端加一偏置電路。3、單電源供電的放大電路，主要加一完全對(duì)稱的放大電路，并且把其中一路接地。運(yùn)放選用同一芯片內(nèi)的運(yùn)放，以便消除溫飄的影響。第19頁，共54頁，2023年，2月20日，星期三

三、儀器放大器儀器放大器又稱數(shù)據(jù)放大器：是一種高性能放大器，它一般具有高增益、高共模抑制比、高精度、高速等特點(diǎn)。儀器放大器常用在輸入級(jí)作信號(hào)處理。

1.普通運(yùn)放構(gòu)成的儀器放大器第20頁，共54頁，2023年，2月20日，星期三A1和A2產(chǎn)生的輸出電壓

第21頁，共54頁，2023年，2月20日，星期三如輸出級(jí)完全對(duì)稱，則要求：R4//R6=R7//R5

故改變R1，即改變放大器增益Ad

U0=如令R2=R3,R4=R5=R6=R7，則Ad=

第22頁，共54頁，2023年，2月20日，星期三設(shè)計(jì)要點(diǎn):a、A1和A2級(jí)可設(shè)計(jì)成高增益，而不致引起較大的直流失調(diào)。b、輸出級(jí)A3盡量用小電阻，以便減少直流失調(diào)（Ib引起的）c、

R4~R7阻值要盡可能相等d、A1和A2要選同一芯片上雙運(yùn)放，這樣可利用電路的對(duì)稱性減少溫漂引起的影響。第23頁，共54頁，2023年，2月20日，星期三2、集成運(yùn)放INA128,INA129介紹第24頁，共54頁，2023年，2月20日，星期三內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖：第25頁，共54頁，2023年，2月20日，星期三第26頁，共54頁，2023年，2月20日，星期三第27頁，共54頁，2023年，2月20日，星期三第28頁，共54頁，2023年，2月20日，星期三第29頁，共54頁，2023年，2月20日，星期三四、可編程增益放大器1、用數(shù)控電位器構(gòu)成可編程增益放大器由于U0=故改變RW可改變放大器的增益

第30頁，共54頁，2023年，2月20日，星期三數(shù)控電位器X9312技術(shù)參數(shù):Vcc=5V,Ic=1mAR=50k?電位器可調(diào)級(jí)數(shù):100級(jí),阻值存貯按鍵式3線控制/CS/INCU//D阻值LPulseH升LPulseL降H不變第31頁，共54頁，2023年，2月20日，星期三第32頁，共54頁，2023年，2月20日，星期三第33頁，共54頁，2023年，2月20日，星期三第34頁，共54頁，2023年，2月20日，星期三第35頁，共54頁，2023年，2月20日，星期三2.集成可編程增益放大器介紹（PGA204）

A1A0=00,G=1A1A0=01,G=10A1A0=10,G=100A1A0=11,G=1000第36頁，共54頁，2023年，2月20日，星期三第37頁，共54頁，2023年，2月20日，星期三第38頁，共54頁，2023年，2月20日，星期三第39頁，共54頁，2023年，2月20日，星期三五、隔離放大器在醫(yī)用儀器等產(chǎn)品中需要對(duì)被測(cè)信號(hào)進(jìn)行電氣隔離，電氣隔離有兩種：a、

用光耦隔離,用于低頻b.用變壓器磁隔離,用于高頻1、用線性光耦隔離TIL300技術(shù)指標(biāo)：BW:200KHzVF=1.25VIFmax=50mA 隔離電壓3500V線性度：3‰第40頁，共54頁，2023年，2月20日，星期三K1=

=

這里K3=1，由手冊(cè)給定。而IF=1nA~20mA。經(jīng)實(shí)測(cè)全量程內(nèi)（0~2.5V）線性度在0.2%內(nèi)。

設(shè):第41頁，共54頁，2023年，2月20日，星期三2、專用隔離放大器（AD210）

第42頁，共54頁，2023年，2月20日，星期三第43頁，共54頁，2023年，2月20日，星期三第44頁，共54頁，2023年，2月20日，星期三應(yīng)用電路:第45頁，共54頁，2023年，2月20日，星期三六、精密度整流電路

一般二極管硅管壓降為0.7V,鍺管為0.3V,肖特基二極管壓降為0.2V.并且從二極管轉(zhuǎn)移特性可知，它是非線性的。因此在實(shí)際的交直轉(zhuǎn)換電路中，若直接用二極管整流將造成嚴(yán)重的非線性。為此用運(yùn)放構(gòu)成有源整流電路，實(shí)現(xiàn)精密線性整流。所整流的信號(hào)大小為：0.7V/Av;若取Av=1000，則能對(duì)0.7mV的信號(hào)進(jìn)行線性整流是完全可能的。第46頁，共54頁，2023年，2月20日，星期三1、反向精密半波整流器當(dāng)Ui為正半周時(shí)，ΔU<0,Uout<0,故D1截止，D2導(dǎo)通.故:Uo=當(dāng)Ui為負(fù)半周時(shí)，D1導(dǎo)通，D2截止。故：Uo=0;第47頁，共54頁，2023年，2月20日，星期三當(dāng)D1和D2紅線接法為反相負(fù)極性選擇。

第48頁，共54頁，2023年，2月20日，星期三2、同相精密半波整流器當(dāng)Ui>0時(shí)，為正半周，D1截止，D2導(dǎo)通。Uo=當(dāng)Ui<0時(shí)，為負(fù)半周，D1導(dǎo)通，D2截止。Uo=0此時(shí)無反饋，變成比較器，故U+≠U-如構(gòu)成反饋，則U+=U-.第49頁，共54頁，2023年，2月20日，星期三信號(hào)本身和它的反相半波整流信號(hào)以1比2的比例組合在一起，故：V0=--（R5/R4)*VI--（R5/R3)*VHWVHW為半波整流輸出由于VI>0時(shí),VHW=--(R2/R1)VIVI<0時(shí),VHW=0所以:V0=AP*VIVI>0VV0=--AN*VIVI<0V式中AN=R5/R4AP=R2R5/R1R3--AN令:AN=AP=A故:V0=A*VIVI>0V0=--A*VIVI<03、全橋整流電路VHWVIVO第50頁，共54頁，2023年，2月20日，星期三第51頁，共54頁，2023年，2月20日，星期