运放基本应用串讲幻灯片.ppt

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1、运放基本应用串讲第1页，共31页，编辑于2022年，星期三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第2页，共31页，编辑于2022年，星期三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。第3页，共31页，编辑于2022年，星期三比例放大电路的三种形式(1)同相比例放大电路Av=1+

2、RF/R1第4页，共31页，编辑于2022年，星期三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第5页，共31页，编辑于2022年，星期三比例放大电路的三种形式(2)反相比例放大电路Av=-RF/R1第6页，共31页，编辑于2022年，星期三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UCM0，共模抑制比很高第7页，共31页，编辑于2022年，星期三比例放大电路的三种形式(3)差分放大电路Vo=(Vs2-Vs1)*RF/R1AR1R2+15V-15VVOVS2RFV

3、S1R3第8页，共31页，编辑于2022年，星期三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。第9页，共31页，编辑于2022年，星期三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第10页，共31页，编辑于2022年，星期三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第11页，共31页，编辑于2022年，星期三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

4、接平衡电阻第12页，共31页，编辑于2022年，星期三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。第13页，共31页，编辑于2022年，星期三有源滤波电路(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，增益便于调节第14页，共31页，编辑于2022年，星期三有源滤波电路(2)常用的

5、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，使用元件较少第15页，共31页，编辑于2022年，星期三运放的单电源应用基本原则：制造虚地，注意隔直第16页，共31页，编辑于2022年，星期三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第17页，共31页，编辑于2022年，星期三单电源运放的电路结构(1)反相放大第18页，共31页，编辑于2022年，星期三单电源运放的电路结构(2)同相放大第19页，共31页，编辑于2022年，星期三单电源有源滤波电路(1)Sallen-Key结构第20页，共31页，编辑于2022年，星期三单电源

6、有源滤波电路(2)MFB结构第21页，共31页，编辑于2022年，星期三运算放大器的分类来自National Semiconductor公司网站第22页，共31页，编辑于2022年，星期三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

7、漂移等。第23页，共31页，编辑于2022年，星期三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第24页，共31页，编辑于2022年，星期三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、供货情况等第25页，共31页，编辑于2022年，星期三运放实验内容(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第26

8、页，共31页，编辑于2022年，星期三运放实验内容(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运放应用的认识第27页，共31页，编辑于2022年，星期三运放实验内容(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。第28页，共31页，编辑于2022年，星期三运放实验内容(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欧第29页，共31页，编辑于2022年，星期三运放实验内容(5)Sallen-Key结构的LPF电路设计和调试截止频率Fs=10kHz带内增益Av=5第30页，共31页，编辑于2022年，星期三运放实验步骤仿真计算，确定电路结构和器件参数。绘制实验板的连线图，手工绘制或EDA设计均可。接受焊接培训，练习和掌握焊接基本技能。领取元器件，制作和测试电路实物。记录实验数据，分析误差。第31页，共31页，编辑于2022年，星期三