运算放大器的参数选择

1、运算放大器的参数指标开环电压增益Avd开环电压增益（差模增益）为运算放大器处于开环状态下，对小于200Hz的交流输入信号的放大倍数，即输出电压与输入差模电压之比。它一般为104106，因此它在电路分析时可以认为无穷大。闭环增益Af闭环增益是运算放大器闭环应用时的电压放大倍数，其大小与放大电路的形式有关，与放大器本身的参数几乎无关，只取决于输入电组和反馈电阻值的大小。反相比例放大器，其增益为EFEF共模增益Avc和共模抑制比当两个输入端同时加上频率小于200Hz的电压信号Vic时，在理想情况下，其输出电压应为零。但由于实际上内部电路失配而输出电压不为零。此时输出电压和输入电压之比成为共模增益Av

2、c。共模抑制比运算放大器的差模增益Avd共模增益Avc通常以对数关系表示:Kcmr=20log运算放大器的差模增益Avd共模增益Avc共模抑制比一般在80120Db范围内，它是衡量放大器对共模信号抑制能力高低的重要指标。这不仅是因为许多应用电路中要求抑制输入信号中夹带的共模干扰，而且因为信号从同相端输入时，其两个输入端将出现较大的共模信号而产生较大的运算误差。输入失调电压在常温（25C）下当输入电压为零时，其输出电压不为零。此时将其折算到输入端的电压称为输入失调电压。它一般为（0.215）mV。这就是说，要使放大器输出电压为零，就必须在输入端加上能抵消Vio的差值输入电压。输入偏置电流在常温（

3、25C）下输入信号为零（两个输入端均接地）时，两个输入端的基极偏置电流的平均值称为输入偏置电流，即1llB=（IIB-+llB+）2它一般在10nA1uA的范围内，随温度的升高而下降，是反映放大器动态输入电阻大小的重要参数。输入失调电流Iio输入失调电流可表示为|lO=|IlBlIB+|在双极晶体管输入级运算放大器中，Iio约为（0.20.1）Iib-或（0.20.1）Iib+。当Iio流过信号源内阻时，产生输入失调电压。而且它也是温度的函数。差模输入电阻Rid在一般应用电路中，输入阻抗是指差模输入电阻Rid。它一般为100KQ1MQ,高输入阻抗运算放大器的差模输入电阻可达io13q。温度漂移

4、输入失调电压、输入失调电流和输入偏置电流等参数均随温度、时间和电源等外界条件的变化而变化。其中输入偏置电流的变化是造成放大器温度漂移的主要原因。对于双极晶体管输入级运算放大器，输入偏置电流随温度上升而变小，数量级为nA级。输出峰一峰电压输出峰一峰电压是在电源电压和负载为额定值时，运算放大器的最大峰一峰电压。例如UA741在土15V电源电压下工作时，其输出峰一峰电压约为土14V。它实际上随电源电压、负载电流和工作频率的变化而变化。最大输出电流Iom运算放大器在保持输出峰峰电压的情况下所能提供的最大输出电流用Iom表示，一般约为1020mA。开环输出电阻Ros运算放大器在开环状态下，其输出电压变化

5、量和输出电流变化量之比称为输出电阻。它的大小反映运算放大器的负载能力，一般在几百欧姆的数量级。运算放大器的基本单元加法器加法弱RF,RF-Vo=VIIVI2RI1RI2减法器Vo=(RI1RF)(RP)VI2RFVI1RI1RI2RPRI1如果选取电阻值满足RF/RI1=RP/RI2的关系，则输出电压Vo可简化为RFVo=(VI2V11)RI1微分器Vi吓-Via输入电压履出也汕积分器0FKUF0FKUFVi丁TtC編入电压线性整流电路2-H线性半波整荊电踏输入电压VtVt褊出槌k如果将电路中的两个二极管同时反接，则变成为正极性输入电压线性整流电路。如果不接入二极管D1，则输入信号为正时，D2

6、截止，放大器变成开环，不能保持虚地，就不能成为整流电路。绝对值电路全波莖逋屯路绝对值电路j)-VotVt在线性半波整流电路的基础上,负极性输入电压半波整流，在加上一级加法器,就组成了绝对值电路。其中前级组成RI=RF的条件下，输入电压与V1的关系为:V1=0（当VI0时），V仁|VI|（当VI0时，V1=0；在RI2=RF1的条件下，Vo=VI。当VIVI-，输出电压就为正输出极限Vg；反之则为负输出极限Vd。同时放大器不加补偿网络，有利于提高比较速度。任酋电平此较器任意电平比较器：它将输入信号与某一非零给定电压进行比较。放大器接成加法器，给定电压和输入信号分别从经两个输入电阻输入。忽略由输入

7、失调电压和失调电流所产生的误差，在IF为正时，输出为负极限幅值；在IF为负时，输出为正极限幅值。IF为零时的输入电压就是比较器的给定电压。当改变输入电压比RI2/RI1时，对于已知给定电压，便可以改变被检测的输入电压值。复合PI调节器电梯：对于电动状态下，电机由零速向满速的加速过程中，刚开始调节器的比例增益应该随转速增高而减小，在临界转差处达到最小值，然后随转速的增高而增大，在满速时保持最大值。对于制动状态下，电机由满速向零速的减速过程中，调节器比例增益应该应尽可能大一些，以提高系统的快速性；低频端的增益要高，以保证静态精度；高频端要衰减的快些，以提高系统抗干扰的能力。复合PI调节器实际上由三

8、个基本调节器组成：固定比例增益的低频、高频端调节器和可调增益的中频段调节器。它的参数选择以其闭环幅频特性谐振峰值(振荡指示)最小为准则，基本满足了电梯电、制动调节器的要求。按图示参数，高、中、低频端的比例增益分别为3.3、101000、51；高、中、低频段的积分时间常数分别为3.3ms、470ms、2.4s。由此可见，在加、减速过程中，主要是中、低频段调节器起作用、调节中频段的比例增益和积分时间常数，以适应不同系统的要求，同时减少发生机械谐振的可能性。在满速运行过程，中、低频段调节器接近开环状态，主要是高频段起调节作用，以降低系统的干扰影响。显然，复合PI调节器属于定PI参数调节，仍然不能完全

9、适应调速系统的动态特性要求，只有在数字控制方式中才有可能实现变PI参数调节。直流反相放大器一般增益系数不宜太大，|Kc|100200，当需要增益很高时，可采用多级串联方式反馈电阻：3KRf200K输入电阻：Rr=Rf/Kc倘若考虑与前级匹配选取较大的Rr，且需要的增益|Kc|亦较大，造成反馈电阻Rf超过2000K选用改进型反相放大器改进型反相放大器Rf=Rf12+Rf1/(RrRf2)Kc=-Rf12/Rr+Rf1/(RrRf2)只要2Rf1满足上述范围(3200K)，并适当选取Rf2，仍可使等效反馈电阻Rf较大。直流同相放大器3TT7R3TT7RUo用作阻抗匹配的运算放大器参数选择计算在伺服

10、系统中，为了适应不同信号源，要求运算放大器有很高的输入阻抗，采用同相放大器来实现阻抗匹配。秦继荣沈安俊编著参见：现代直流伺服控制技术及其系统设计机械工业出版社PI(比例一积分)调节器UzUzIDC-B円厚例一嵌的鞠节活Vc(S)灰2(1+RXj)Ui(习TtJR2Q电容C不宜过大，也不宜太小，一般取1uF左右。R2与C的位置不能颠倒，即C必须接在输出端，R2接在反相端。R2与C的位置若颠倒了，则C相当于并联在输入端，形成较大的寄生惯性环节，其传递函数将改变。PI(比例一积分)调节器U规5-K2HK2JQOA；K2K3)U规5-K2HK2JQOA；K2K3)PR2EXE2-R3)可见，调节R3的

11、阻值，可以改变时间常数T(T=CR2R3/(R2+R3)，而不影响比例系数。反相型PD（比例一微分）调节器（常用作超前补偿）15.16.o(S)g+M丿1QR3S?_L仃十U220=622933(V)因此选用晶闸管额定电压为1200V，过载安全系数为3.86。制动组晶闸管容量的选择制动组采用单相半控桥式整流电路，制动绕组参数如下：每相定子电阻1=1.44;每相转子等效电阻r1=1.297;每相短路电抗xk=4.738。它与电动绕组分析相似，差转率S变化范围为10.06，电机每相阻抗值Z变化范围为5.4723.5。在晶闸管全导通状态下，最大负载电流有效值为U=380=7016(A)ZZ晶闸管电流为