运算放大的计算方法.ppt

实操考试题,1、（本题为必答题，初级、助理级考生都必须作答。40分） 请设计并完成一个运放调理电路。基本参数如下，输入电压在00.2V可调，放大器放大倍数111倍（输出范围为02.2V），具有过压保护功能，设计内容包括： （1）00.2V可调输入分压电路。 （2）111倍的放大器电路。 （3）放大器输出过压保护电路(最大不超2.5V）。 请正确画出电路设计原理图，并结合设计内容进行说明。 注：可提供三组电压：12V、12V和+5V，+5V可以作为可调分压电路的一端。,2、（初级、助理必答，50分）请用面包板在EDP试验箱上设计并完成一个运放调理电路。基本参数如下: 输入电压可在00.2V可调，放大器放大倍数111倍，具有过压保护功能，设计内容包括： （1）完成00.2V可调输入分压电路设计，硬件实现。（8分） （2）输入电压在0.1V左右时，完成111倍的放大器电路设计，硬件实现。（15分） （3）放大器具有输出过压保护电路。（最大不超过2.5V），硬件实现。（12分） （4）电路安装、焊接质量。（15分） 注：可提供三组电压：12V、12V和+5V，+5V可以作为可调分压电路的一端。,3、利用三极管（9012）、20欧姆/2W电阻设计一个单片机I/O可以控制的加热模块（20欧姆/2W的电阻为被加热对象），画出电路图。 4、利用1K的热敏电阻（NTC）以及色环电阻设计一个温度采集器，要求输出电压值，当热敏电阻为1K时，输出电压不大于0.5V，画出电路图。 5、利用运算放大器对温度采集器输出的电压进行比例放大，放大倍数16倍可调，放大器具有输出过压保护电路（最大输出不超过3.6V），画出电路图。,集成运放,集成运算放大器（简称运放）是一种高增益、高输入电阻、低输出电阻的多级直接耦合放大器，其内部结构如下图：,输入级：采用差动放大电路（抑制零漂）； 中间级：直接耦合多级放大电路（提供高增益）； 输出级：互补对称推挽电路（低输出电阻）； 偏置电路：恒流源电路。,集成运放的理想化条件,理想集成运放的各项指标。 即：Avd （差模开环电压增益） ； Rid （差模输入电阻 ） ；越大越好 Ro （输出电阻） =0；越小越好 KCMR （共模抑制比） ；越大抑制性越好 IIB（输入偏置电流） =(IB1+IB2)；（越小越好）,理想运放线性运用的两个重要特点：,运放的两个工作区： 线性区： 输入、输出满足Uo=Aud(U+-U-) 工作在线性区的运放必须引入深度负反馈。 非线性区： 工作在开环或引入正反馈的运放工作在非 线性区。,理想运放工作在线性区时，有两个重要特点： （1）同相端电位与反相端电位相等： U+ = U- 称为“虚短”； （2）同相输入端与反相输入端的输入电流均为零 I+ = I- =0 称为“虚断”。 虚短、虚断是分析运放线性运用电路的基本出发点,例1：A为理想运放，写出uo表达式。,(a), U+ = 0 = U- 又 I+ = I- = 0 Uo = 5V,(b), U+ = 3V = U- 又 I+ = I- = 0 uo = U- = 3V,例2：写出uo1表达式，设运放为理想运放。,B,解：由虚地及虚断,解出 uo1 = 3V,解：,例3：写出uo2表达式，设运放为理想运放。,解出 uo2=9V,解：,解出 uo1=4V,运放主要性能参数（直流）,输入失调电压： 一个理想的运放，当两个输入端加相同的电压或直接接地时，其输出电压应为零，但实际上不为零。为使输出电压为零，在两个输入端间加有补偿直流电压VIO，该VIO称为输入失调电压。 输入失调电流： 当运放的输出电压为零时，将两输入端偏置电流的差称为输入失调电流，即 IIO IB IB 其中IB为同相输入端基极电流，IB为反相输入端基极电流。,共模抑制比： 将运放的差模电压放大倍数AVD与共模电压放大倍数AVC之比称为共模抑制比，用KCMR表示，单位一般用dB,运放主要性能参数（直流）,KCMR 愈大，表示放大器对共模信号（温度飘移，零点飘移等）的抑制能力愈强。,运放主要性能参数（交流）,增益带宽积： 运放的带宽BW通常等于截止频率fc。增益越高，带宽越窄，增益带宽积为常数，即 AVBW常数 将放大倍数等于1时的带宽称为单位增益带宽。 转换速率（摆动率）： 运放在大幅度阶跃信号作用下，输出信号所能达到的最大变化率称为转换速率或摆率，用SR表示，其单位为V/us。,集成运放的基本应用,反相放大器,特例：当Rf=R1时，Auf = - 1 , 即 Uo = -Ui 称为反相器。,集成运放的基本应用,同相放大器,特例：当 Rf = 0，R1 = ， Auf = Uo / Ui = 1，Uo = Ui 称为电压跟随器。,集成运放的基本应用,差动放大器,集成运放的基本应用,弱信号检测放大器,集成运放的基本应用,窗比较器,集成运放的基本应用,有源滤波器：fc =20KHz,集成运放的基本应用,求和运算（加法运算） 积分运算 微分运算 乘法运算,调理电路的设计, 、什么是调理电路？ 、调理电路的作用是什么？ 、调理电路采用什么元器件？,单运放OP07管脚图,双运放管脚图,调理模块原理图,调理模块原理图,1、（本题为必答题，初级、助理级考生都必须作答。40分） 请设计并完成一个运放调理电路。基本参数如下，输入电压在00.2V可调，放大器放大倍数111倍（输出范围为02.2V），具有过压保护功能，设计内容包括： （1）00.2V可调输入分压电路。 （2）111倍的放大器电路。 （3）放大器输出过压保护电路(最大不超2.5V）。 请正确画出电路设计原理图，并结合设计内容进行说明。 注：可提供三组电压：12V、12V和+5V