4.集成运放应用.ppt
2009年电子设计竞赛辅导讲座年电子设计竞赛辅导讲座集成运算放大器集成运算放大器电路设计电路设计1运运算放大器的算放大器的基本概念基本概念1.1 1.1 集成运算放大器集成运算放大器运算放大器的等效电路1.2 理想运算放大器放大倍数无穷大带宽从DC到无限大频率输入阻抗无穷大输出阻抗为零没有噪声,输入为零时输出也为零可以稳定地加上深度负反馈非理想运算放大器希望放大倍数在1000倍以上信号电压在10mV以下输入端口连接10K以下电阻时信号频率高于几十千赫时上升速度必须很高时希望大电流大振幅输出时1.3 运算放大器主要技术指标电压增益（差动电压增益）AV 运算放大器将反相输入端与同相输入端之间电压以增益AV进行放大并输出，理想运算放大器的AV为无限大。电压增益在数据手册中经常使用分贝（dB）作为其单位。G(db)=20logAdB与放大倍数的对应关系放大倍数dB放大倍数dB1.41437172681839.5919412102051410040615.5100060输入电阻Rin 这是运算放大器两输入端偏置输入电阻。一般情况下输入电阻值在几百兆欧，对于运算放大器工作的影响小，使用上可忽略不计输入电阻的影响。但是当使用兆欧级的外接电阻时，必须考虑输入电阻的影响。最大输出电压Vom 对于实际运算放大器，若振幅变大，则输出信号接近正、负电源电压而进入饱和状态，开始出现失真，最大输出电压Vom 为不失真输出的最大电压。通常运算放大器的饱和电压约为1.5V。对于轨对轨运放，其饱和电压近似为0V。共模信号抑制比共模信号抑制比CMRR 在运算放大器两输入端与地之间加相同信号时，输入、输出间增益称为共模电压增益AVC,如果差模电压增益AV，CMRR（Common Mode Rejection Ration）可由下式定义：CMRR越大，增益稳定度越高，较小时信号失真度增大。频率升高时，CMMR会降低，当信号频率大于10KHz时，要注意CMMR的变化。增益带宽积GBW 增益带宽乘积GBW用来表示运算放大器电压增益-频率特性，单位MHz。压摆率（转换速率）SR（Slew Rate）若输入信号变化快，则运算放大器输出不能跟踪其变化。SR表示这种跟踪性能的参数，每单位时间（通常为1S）内变化的输出电压值，对于理想运算放大器该值为无限大。该值越大越好，但一般来说，该值大的运算放大器，其他特性较差。已知最大输出电压Vom，在不失真情况下信号的最高频率输入失调电压VIO 若将运算放大器的两个输入端接地，则理想运算放大器的输出为零，但对于实际运算放大器其输出不为零，将输出换算到输入的电压值为输入失调电压，一般为几mV。输入偏置电流IIB 运算放大器两个输入端流进或流出直流电流的平均值。其值越小越好，较大时输入端接的电阻值会受到限制。输入失调电流IIO 运算放大器两个输入端输入偏置电流之差的绝对值。温度变化会引起漂移，对于双极性输入运算放大器，这种温漂为数十pA/摄氏度，该值也是越小越好。1.4 1.4 常用运算放大器常用运算放大器l通用型运算放大器通用型运算放大器以通用为目的而设计的。这类器件的主要特点是价格低廉、产品量大面广，其性能指标能适合于大多数应用场合使用。常用的通用型运算放大器：uA741（单运放）、LM358（双运放）、LM324（四运放）、LF356。l高阻型运算放大器这类集成运算放大器的特点是差模输入阻抗非常高，输入偏置电流非常小，为几pA到几十pA。实现这些指标的主要措施是用场效应管组成运算放大器的差分输入级，场效应管输入阻抗高，输入偏置电流低，而且具有高速、宽带和低噪声等优点，但输入失调电压较大。常用的高阻型运算放大器有LF356、LF355、LF347（四运放）及更高输入阻抗的CA3130、CA3140等。l高精度运算放大器在精密仪器、弱信号检测等自动控制仪表中，总是希望运算放大器的失调电压要小且不随温度的变化而变化。高精度低温漂型运算放大器是为此而设计的。目前常用的高精度、低温漂运算放大器有OP-07、OP-27、AD509及由MOSFET组成的斩波稳零型低漂移器件ICL7650等。l高速运算放大器在快速A/D和D/A转换器、视频放大器中，集成运算放大器的转换速率要高，单位增益带宽要足够大，通用型集成运放是不能适合于高速应用的场合的。高速型运算放大器主要特点是具有高的转换速率和宽的频率响应。高速运算放大器有LM318、uA715等，其SR=5070V/us，BW=20MHz。CA3130高输入阻抗运算放大器CA3140高输入阻抗运算放大器CD4573四可编程运算放大器ICL7650斩波稳零放大器LF347带宽四运算放大器KA347LF351BI-FET单运算放大器LF353BI-FET双运算放大器LF356BI-FET单运算放大器LF357BI-FET单运算放大器LF398采样保持放大器LF411BI-FET单运算放大器LF412BI-FET双运放大器LM124低功耗四运算放大器(军用档)LM1458双运算放大器LM148四运算放大器LM224J低功耗四运算放大器(工业档)LM2902四运算放大器LM2904双运放大器LM301运算放大器LM308运算放大器LM308H运算放大器（金属封装）LM318高速运算放大器LM324四运算放大器HA17324,LM348四运算放大器LM358通用型双运算放大器HA17358LM380音频功率放大器NSDATALM386-1音频放大器NJM386D,UTC386LM386-3音频放大器LM386-4音频放大器LM3886音频大功率放大器LM3900四运算放大器LM725高精度运算放大器LM733带宽运算放大器LM741通用型运算放大器HA17741MC34119小功率音频放大器NE5532高速低噪声双运算放大器NE5534高速低噪声单运算放大器NE592视频放大器OP07-CP精密运算放大器OP07-DP精密运算放大器TBA820M小功率音频放大器TL061BI-FET单运算放大器TL062BI-FET双运算放大器TL064BI-FET四运算放大器TL072BI-FET双运算放大器TL074BI-FET四运算放大器TL081BI-FET单运算放大器TL082BI-FET双运算放大器TL084BI-FET四运算放大器2运运算放大器应用电路算放大器应用电路2.1 放大电路放大电路l 反相放大电路反相放大电路反相放大电路可忽略CMRR反相放大电路输入阻抗低l 同相放大电路同相放大电路CMRR会引起同相放大电路误差增大同相放大电路输入阻抗高l 差动放大电路差动放大电路影响电路共模增益的因素：（1）运放自身的CMRR（2）电阻引起的误差（3）信号源内阻引起的误差2.2 微积分电路微积分电路l 积分电路积分电路运算放大器应选用高精度运放电容应选用介质吸收小和漏电流小的电容l 微分电路微分电路运算放大器应选用高精度运放电容应选用介质吸收小和漏电流小的电容2.3 恒流电路恒流电路l 恒流电路恒流电路 2.4 电压电压电流转换电路电流转换电路l基本转换电路l实用转换电路 2.5 比较器电路比较器电路l零交叉比较器LM311,LM319LM393l回差比较器电路 2.6 有源滤波电路有源滤波电路lSallen-Key电路1 lSallen-Key电路2 2.6 运算放大器的其它应用运算放大器的其它应用l基准电压源lV/F,C/F变换l振荡器l定时器l函数发生器l峰值检测器l对数与反对数放大器lD/A转换器l。
