電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)第1講1

電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)第1講2023/5/27電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)第1講[1]第1章基于集成運(yùn)放的放大電路設(shè)計(jì)1.1運(yùn)算放大器的模型電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)第1講[1]1.理想運(yùn)算放大器模型第1章基于集成運(yùn)放的放大電路設(shè)計(jì)（1）開(kāi)環(huán)電壓增益AVO＝∞；（2）輸入電阻ri=∞；（3）輸出電阻ro=0；（4）頻帶寬度△f=∞；（5）共模擬制比KCMR=∞；（6）失調(diào)漂移、內(nèi)部噪聲均為0。電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)第1講[1]對(duì)于理想運(yùn)算放大器的前三條特性，通用運(yùn)放一般可以近似滿足，后三條特性一般通用放大器不易達(dá)到，但對(duì)某些功能電路非常重要，實(shí)際使用時(shí)，可選用專用運(yùn)算放大器來(lái)近似滿足。如可選用帶寬運(yùn)算放大器獲得一定的頻帶寬度，選用精密運(yùn)放使失調(diào)漂移、內(nèi)部噪聲趨于0.第1章基于集成運(yùn)放的放大電路設(shè)計(jì)電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)第1講[1]2.實(shí)際運(yùn)算放大器模型第1章基于集成運(yùn)放的放大電路設(shè)計(jì)（1）差分輸入電阻ri；（2）電壓增益AVO；（3）輸出電阻rO；（4）差分輸入電壓vD=vP-vN。741運(yùn)算放大器的ri=2MΩ，AVO=200V/mV，ro=75Ω。電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)第1講[1]1.2用集成運(yùn)放構(gòu)成的基本放大電路1.比例運(yùn)算放大電路第1章基于集成運(yùn)放的放大電路設(shè)計(jì)Avf=vo/vi=-R2/R1電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)第1講[1]2.加法電路第1章基于集成運(yùn)放的放大電路設(shè)計(jì)電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)第1講[1]2.加法電路第1章基于集成運(yùn)放的放大電路設(shè)計(jì)TLC7524電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)第1講[1]當(dāng)D/A轉(zhuǎn)換器輸出為正弦信號(hào)時(shí)，輸入、輸出對(duì)應(yīng)的關(guān)系曲線：第1章基于集成運(yùn)放的放大電路設(shè)計(jì)電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)第1講[1]3.基本差分放大電路第1章基于集成運(yùn)放的放大電路設(shè)計(jì)抑制共模輸入信號(hào)電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)第1講[1]基本差分電路第1章基于集成運(yùn)放的放大電路設(shè)計(jì)在實(shí)際使用中，差分放大電路的電阻參數(shù)很難完全匹配，導(dǎo)致共模抑制能力下降，這時(shí)可采用專用差分放大器。電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)第1講[1]4.儀表放大器第1章基于集成運(yùn)放的放大電路設(shè)計(jì)應(yīng)變片傳感器電橋測(cè)量電路輸出信號(hào)的特點(diǎn)是較?。ㄎ⒎?jí)到毫伏級(jí)）的差模信號(hào)而有較大（幾伏）的共模信號(hào)。電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)第1講[1]4.儀表放大器基本差分電路雖然可以達(dá)到放大差模信號(hào)，抑制共模信號(hào)的目的，但存在輸入電阻較低、增益調(diào)節(jié)不便的缺點(diǎn)。第1章基于集成運(yùn)放的放大電路設(shè)計(jì)電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)第1講[1]4.儀表放大器第1章基于集成運(yùn)放的放大電路設(shè)計(jì)抑制共模分量是使用儀表放大器的唯一原因電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)第1講[1]1.3集成運(yùn)放的主要參數(shù)輸入偏置電流、輸入失調(diào)電流輸入失調(diào)電壓增益帶寬積GBW轉(zhuǎn)換速率SR共模抑制比CMRR最大差模輸入電壓和最大共模輸入電壓第1章基于集成運(yùn)放的放大電路設(shè)計(jì)電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)第1講[1]第1章基于集成運(yùn)放的放大電路設(shè)計(jì)1.增益帶寬積GBW開(kāi)環(huán)電壓增益從開(kāi)環(huán)直流增益A0下降3dB時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻寬稱為開(kāi)環(huán)帶寬BW。從開(kāi)環(huán)直流增益到0dB時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻寬稱為單位增益帶寬GBW。電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)第1講[1]第1章基于集成運(yùn)放的放大電路設(shè)計(jì)

電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)第1講[1]第1章基于集成運(yùn)放的放大電路設(shè)計(jì)

電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)第1講[1]第1章基于集成運(yùn)放的放大電路設(shè)計(jì)1.增益帶寬積GBW增益與帶寬的乘積基本上是恒定的，因此降低增益可以增加帶寬。通過(guò)負(fù)反饋，可以擴(kuò)展放大器的帶寬。電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)第1講[1]第1章基于集成運(yùn)放的放大電路設(shè)計(jì)2.轉(zhuǎn)換速率轉(zhuǎn)換速率又稱壓擺率，是運(yùn)放在額定負(fù)載及輸入階躍大信號(hào)時(shí)輸出電壓的最大變化率，即電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)第1講[1]第1章基于集成運(yùn)放的放大電路設(shè)計(jì)2.轉(zhuǎn)換速率用放大器處理大振幅的高頻輸出，除了放大器的帶寬，還應(yīng)考慮運(yùn)放的轉(zhuǎn)換速率。當(dāng)處理信號(hào)的頻率發(fā)生變化時(shí)，轉(zhuǎn)換速率維持不變，當(dāng)放大器輸出大振幅的高頻信號(hào)時(shí)，轉(zhuǎn)換速率對(duì)實(shí)際帶寬起到主要的約束。電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)第1講[1]2.轉(zhuǎn)換速率假設(shè)運(yùn)算放大器的轉(zhuǎn)換速率為SR，欲輸出信號(hào)的振幅為Vo（max），那么大振幅的頻率帶寬可用下式換算：第1章基于集成運(yùn)放的放大電路設(shè)計(jì)fp（max）=SR/（2πVo（max））電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)第1講[1]2.轉(zhuǎn)換速率OPA552的單位增益帶寬GBW為12MHz，SR為24V/μS，用其構(gòu)成放大倍數(shù)為5的反相放大器，其小信號(hào)帶寬為12MHz/5=2.4MHz，當(dāng)輸出信號(hào)的峰-峰值為10V時(shí)，其第1章基于集成運(yùn)放的放大電路設(shè)計(jì)fp（max）=SR/（2πVo（max））=764（kHz）電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)第1講[1]超低失調(diào)電壓運(yùn)算放大器OP07符號(hào)參數(shù)測(cè)試條件最小典型最大單位VOS輸入失調(diào)電壓VS=±15V，TA=25℃3075μVIOS輸入失調(diào)電流TA=25℃0.42.8nAIB輸入偏置電流TA=25℃±1.0±3.0nAVCM輸入共模電壓范圍VS=±15V±11-12~+15VRIN輸入電阻TJ=25℃2060MΩIVR輸入電壓范圍±13±14VCMRR共模抑制比VCM=±13V110126dBVOM最大輸出電壓擺幅VS=±15V，RL=10kΩ±12.5±13VSR壓擺率VS=±15V，TA=25℃0.10.3V/μsGBW單位增益帶寬VS=±15V，TA=25℃0.40.6MHz電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)第1講[1]低成本、軌對(duì)軌輸出、單電源供電高速運(yùn)算放大器MAX4016符號(hào)參數(shù)測(cè)試條件最小典型最大單位VOS輸入失調(diào)電壓VS=±15V，TA=25℃420mVIOS輸入失調(diào)電流TA=25℃0.120μAIB輸入偏置電流TA=25℃5.420μARIN輸入電阻差分模式-1V≤VIN≤+1V70kΩ共模模式-0.2V≤VCM≤+2.75V3MΩCMRR共模抑制比VEE-0.2V≤VCM≤VCC-2.25V70100dBVOM最大輸出電壓擺幅RL=150ΩVCC-VOH0.3VVOL-VEE0.3SR壓擺率VOUT=2V階躍600V/μsGBW單位增益帶寬VOUT=20mVP-P150MHz電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)第1講[1]第1章基于集成運(yùn)放的放大電路設(shè)計(jì)1.4正確使用集成運(yùn)算放大器1.集成運(yùn)放的選擇無(wú)特殊要求：選通用運(yùn)算放大器一個(gè)電路包含多個(gè)運(yùn)放：選雙運(yùn)放、四運(yùn)放對(duì)功耗有限制：低功耗運(yùn)放有很高的輸入阻抗：高輸入阻抗運(yùn)放系統(tǒng)要求精密：高精密、低漂移、低噪聲運(yùn)放系統(tǒng)工作頻率較高：高速及帶寬運(yùn)放較大負(fù)載：功率運(yùn)放電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)第1講[1]第1章基于集成運(yùn)放的放大電路設(shè)計(jì)1.4正確使用集成運(yùn)算放大器2.使用集成運(yùn)放應(yīng)注意的問(wèn)題（1）正確使用性能參數(shù)在使用運(yùn)算放大器時(shí)，領(lǐng)會(huì)參數(shù)含義、注意參數(shù)測(cè)試條件。設(shè)計(jì)時(shí)要對(duì)參數(shù)留有一定余量，使用時(shí)一定要查閱相關(guān)器件的數(shù)據(jù)手冊(cè)。電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)第1講[1]第1章基于集成運(yùn)放的放大電路設(shè)計(jì)1.4正確使用集成運(yùn)算放大器2.使用集成運(yùn)放應(yīng)注意的問(wèn)題（1）正確使用性能參數(shù)性能參數(shù)是在一定外部條件下測(cè)定的：①環(huán)境溫度②直流供電電壓③負(fù)載條件④信號(hào)大小和頻率電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)第1講[1]第1章基于集成運(yùn)放的放大電路設(shè)計(jì)1.4正確使用集成運(yùn)算放大器2.使用集成運(yùn)放應(yīng)注意的問(wèn)題（2）輸入保護(hù)電路電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)第1講[1]第1章基于集成運(yùn)放的放大電路設(shè)計(jì)1.4正確使用集成運(yùn)算放大器2.使用集成運(yùn)放應(yīng)注意的問(wèn)題（3）供電電源的去耦大容量的電容用作低頻濾波，小容量的電容因其對(duì)高頻信號(hào)形成低阻抗通路，從而起到高頻濾波作用。