运放基本应用串讲.pptVIP

运放基本应用串讲 卢起斌理想运放的模型 把运放视为压控电压源，具有如下特点 开环增益Avo无穷大 输入电阻Rin无穷大 共模抑制比KCMR无穷大 开环带宽Bw无穷大 输出电阻Ro为零 U+=U-时Uo=0 分析运放需掌握的几个概念 理解并掌握“虚短”、“虚断”和“虚地”的概念 虚短：理想运放的正反相输入端电压差为零，近似于短路。 虚断：理想运放的正反相输入端电阻无穷大，近似于开路。 虚地：反相比例放大器中，理想运放的反相输入端电位为零，近似于接地。 比例放大电路的三种形式(1) 同相比例放大电路 Av=1+RF/R1 比例放大电路的三种形式(1) 同相比例放大电路特点 输入电阻较高，可用于阻抗变换 共模输入电压较高V+=V-=Vi 比例放大电路的三种形式(2) 反相比例放大电路 Av=-RF/R1 比例放大电路的三种形式(2) 反相比例放大电路的特点 存在虚地，因此： 输入电阻Ri = R1，输入阻抗较低 共模输入电压UCM≈0，共模抑制比很高 比例放大电路的三种形式(3) 差分放大电路 Vo=(Vs2-Vs1)*RF/R1 比例放大电路的三种形式(3) 差分放大电路应用时需注意： 对电阻元件参数的对称性要求比较高，若参数不匹配，则将产生共模输出电压，从而降低电路的共模抑制比。 运放基本应用—求和电路(1) 加法器 同相输入形式 反相输入形式 运放基本应用—求和电路(2) 减法器 利用反相信号求和以实现减法运算 利用差分式电路以实现减法运算 运放基本应用—求和电路(2) 反相输入结构的减法电路，由于存在虚地 共模电压范围较大 输入阻抗较低 为减小温漂提高运算精度，同相端须加接平衡电阻 运放基本应用—反馈电路 电路增益的选择 增益过大易振荡 增益小则失真/噪声小，增加放大级数导致电路复杂 反馈电阻的取值需要考虑匹配和功耗 反馈电阻小则线性度好、零漂小，但功耗大，会降低输入阻抗，对输出端也有一定影响 反馈电阻大降低高频特性，还会引入电阻热噪声 补偿电容 部分运放需在反馈电阻上并联相位补偿电容，以提高电路稳定性，保证带内平坦度。 有源滤波电路(1) 常用的两种电路结构 Sallen-Key结构（压控电压源电路） 特点：输入阻抗高，增益便于调节 有源滤波电路(2) 常用的两种电路结构 MFB结构（无限增益多路反馈电路） 特点：反相输出，使用元件较少 运放的单电源应用 基本原则：制造虚地，注意隔直 虚地的产生 电阻分压 电路简单，成本低 精度低，温漂大 噪声大，电源抑制比低 使用电压基准电路 性能好 成本高 单电源运放的电路结构(1) 反相放大 单电源运放的电路结构(2) 同相放大 单电源有源滤波电路(1) Sallen-Key结构 单电源有源滤波电路(2) MFB结构 运算放大器的分类 来自National Semiconductor公司网站 各种应用对运放特性的需求 射频应用 低电压噪声、较高的增益带宽积、R-R能力或高电压/电流输出能力等 视频应用 低失真、带内增益平坦、差分增益/相位小、较强的驱动能力等 音频应用 低电压噪声、高共模抑制比、温漂小、失调电压/电流低、低失真、宽动态范围等 传感及检测应用 低电压噪声、低输入偏置电流及低失调电压等。 医疗应用 高精密、低电压噪声、低输入失调电压和宽动态范围等。 汽车应用 低电压噪声、低失调电压、 低输入偏置电流和低失调电压漂移等。 选择运放的注意事项(1) 工作频段、带宽 供电电压大小和方式 反馈方式，VFA (电压反馈)还是CFA(电流反馈) 摆率大小（决定全功率信号带宽） 器件封装 失调电压和失调电流以及温漂 选择运放的注意事项(2) 输入阻抗、共模抑制能力 输出驱动能力，包括RL和CL 静态功耗 输入噪声 驱动负载稳定时间 价格、供货情况等 运放实验内容(1) 将1kHz/100mVpp信号放大10倍 使用双电源供电的同相放大器 使用双电源供电的反相放大器 使用单电源供电的同相放大器 使用单电源供电的反相放大器 运放实验内容(2) 使用加法器，实现将500mVpp信号放大10倍，并在输出端叠加固定2.5V直流电压，要求： 双电源供电运放实现 单电源供电运放实现 单电源供电，对比使用NE5532和MC33202时的输出波形和对最小工作电压的要求，以加深对R-R运放应用的认识 运放实验内容(3) 分别使用LM324和OP07设计差分式电路,实现两路直流电压的减法运算，比较输出性能，加深对共模抑制比概念的认识。 运放实验内容(4) 设计一个音频放大电路，要求： 电压增益Av不小于400倍 最大输出幅度Vpp不小于10V 带内不平坦度小于1dB 输入/输出阻抗均为600欧 运放实验内