第二讲运放及其典型应用

第二讲运放及其典型应用第1页，共54页，2023年，2月20日，星期三2、集成运放的主要技术指标：

速度、精度、增益和噪声抑制能力、电源四大类a、增益带宽乘积GBW GBW=Avd•fHAvd为中频开环差模增益，fH为上限截止频率(-3dB)第2页，共54页，2023年，2月20日，星期三以TL064为例，若上图中fH=10Ηz,Avd增益为100dB，即

100000倍

故GBW=10×=Ηz=1MΗz，所以该运放的单位增益频率为fT=1MΗz,若此运放在应用中接成闭环增益为20dB，则此时的上限频率：fH=100kΗz如：ＮＥ５５３２Ａ，它的GBW=1０MΗz.b、摆率（转换速率SlewRate）

第3页，共54页，2023年，2月20日，星期三SR表示运放所允许的输出电压Vo对时间变化率的最大值。对于LM324，其SR=0.5V/µs,当输入信号频率为f=100kΗz时，其最大不失真输出电压:通用运放的SR一般为1-10V/µs,而高速运放可达1000V/µs.如LM324:它的SR=0.5V/µs.如把LM324接成电压跟随器，当输入电压超过0.8V时，则它的输出会出现失真。第4页，共54页，2023年，2月20日，星期三c、共模抑制比CMRR此指标表示集成运放对共模信号的抑制能力（共模信号通常是一种干扰信号）。定义为：

d、最大输入和输出电压范围输入电压：（V-）+5to（V+）-5输出电压：（V-）+4to（V+）-4第5页，共54页，2023年，2月20日，星期三e、输入失调电压UioUio=Uo/Gain输入失调电压是加在两输入端之间，使输出为零所需要的电压。输入失调电压与外电路无关，由运放自身性能所决定。第6页，共54页，2023年，2月20日，星期三f、温漂电压：Uio/℃单位温度变化所引起的输入失调电压。如：LM324,它的温漂为±1µV/℃。g、输入偏置电流Ib是两个输入电流之和的一半。

第7页，共54页，2023年，2月20日，星期三

ΔUi=Ib+·R1-Ib-·R2,因为Ib+跟Ib-很接近，故ΔUi=（R1-R2)Ib+，故当R1≠R2时，由于输入偏置电流的存在,而产生较大的误差电压。如：LM324运放,Ib=20nA,若取R1=10KΩR2=9KΩ则：Ib=(Ib++Ib-)/2第8页，共54页，2023年，2月20日，星期三若放大器的闭环增益为100，则由偏置电流所引起的输出端误差：ΔUo=10µV×100=1mVh、静态电流IQ=2.5mA（OPA324）,IQ=0.024mA(OPA277) IQ=0.8mA(LM324)i、电源电压例：OPA324：±5V~±18VLM358:+3V~32J、输入阻抗和输出阻抗对于放大器输入阻抗大，则对前级影向小。输出阻抗小，意味着运放带负载能力强。K、输出电流如LM358,Io+=20mA,Io-=30mA第9页，共54页，2023年，2月20日，星期三3、典型运放介绍Ａ、通用运放第10页，共54页，2023年，2月20日，星期三第11页，共54页，2023年，2月20日，星期三第12页，共54页，2023年，2月20日，星期三第13页，共54页，2023年，2月20日，星期三第14页，共54页，2023年，2月20日，星期三Ｂ、轨至轨输出放大器第15页，共54页，2023年，2月20日，星期三第16页，共54页，2023年，2月20日，星期三常用运放一览表第17页，共54页，2023年，2月20日，星期三运放主要生产商：A、WWW.ANALOG.COMB、WWW.TI.COMC、WWW.NATIONAL.COMD、WWW.ST.COME、WWW.ONSEMI.COM第18页，共54页，2023年，2月20日，星期三二、消除放大电路零位误差的几种方法1、选用具有零位调整的运放。2、在放大器输入端加一偏置电路。3、单电源供电的放大电路，主要加一完全对称的放大电路，并且把其中一路接地。运放选用同一芯片内的运放，以便消除温飘的影响。第19页，共54页，2023年，2月20日，星期三

三、仪器放大器仪器放大器又称数据放大器：是一种高性能放大器，它一般具有高增益、高共模抑制比、高精度、高速等特点。仪器放大器常用在输入级作信号处理。

1.普通运放构成的仪器放大器第20页，共54页，2023年，2月20日，星期三A1和A2产生的输出电压

第21页，共54页，2023年，2月20日，星期三如输出级完全对称，则要求：R4//R6=R7//R5

故改变R1，即改变放大器增益Ad

U0=如令R2=R3,R4=R5=R6=R7，则Ad=

第22页，共54页，2023年，2月20日，星期三设计要点:a、A1和A2级可设计成高增益，而不致引起较大的直流失调。b、输出级A3尽量用小电阻，以便减少直流失调（Ib引起的）c、

R4~R7阻值要尽可能相等d、A1和A2要选同一芯片上双运放，这样可利用电路的对称性减少温漂引起的影响。第23页，共54页，2023年，2月20日，星期三2、集成运放INA128,INA129介绍第24页，共54页，2023年，2月20日，星期三内部结构图：第25页，共54页，2023年，2月20日，星期三第26页，共54页，2023年，2月20日，星期三第27页，共54页，2023年，2月20日，星期三第28页，共54页，2023年，2月20日，星期三第29页，共54页，2023年，2月20日，星期三四、可编程增益放大器1、用数控电位器构成可编程增益放大器由于U0=故改变RW可改变放大器的增益

第30页，共54页，2023年，2月20日，星期三数控电位器X9312技术参数:Vcc=5V,Ic=1mAR=50kΩ电位器可调级数:100级,阻值存贮按键式3线控制/CS/INCU//D阻值LPulseH升LPulseL降H不变第31页，共54页，2023年，2月20日，星期三第32页，共54页，2023年，2月20日，星期三第33页，共54页，2023年，2月20日，星期三第34页，共54页，2023年，2月20日，星期三第35页，共54页，2023年，2月20日，星期三2.集成可编程增益放大器介绍（PGA204）

A1A0=00,G=1A1A0=01,G=10A1A0=10,G=100A1A0=11,G=1000第36页，共54页，2023年，2月20日，星期三第37页，共54页，2023年，2月20日，星期三第38页，共54页，2023年，2月20日，星期三第39页，共54页，2023年，2月20日，星期三五、隔离放大器在医用仪器等产品中需要对被测信号进行电气隔离，电气隔离有两种：a、

用光耦隔离,用于低频b.用变压器磁隔离,用于高频1、用线性光耦隔离TIL300技术指标：BW:200KHzVF=1.25VIFmax=50mA 隔离电压3500V线性度：3‰第40页，共54页，2023年，2月20日，星期三K1=

=

这里K3=1，由手册给定。而IF=1nA~20mA。经实测全量程内（0~2.5V）线性度在0.2%内。

设:第41页，共54页，2023年，2月20日，星期三2、专用隔离放大器（AD210）

第42页，共54页，2023年，2月20日，星期三第43页，共54页，2023年，2月20日，星期三第44页，共54页，2023年，2月20日，星期三应用电路:第45页，共54页，2023年，2月20日，星期三六、精密度整流电路

一般二极管硅管压降为0.7V,锗管为0.3V,肖特基二极管压降为0.2V.并且从二极管转移特性可知，它是非线性的。因此在实际的交直转换电路中，若直接用二极管整流将造成严重的非线性。为此用运放构成有源整流电路，实现精密线性整流。所整流的信号大小为：0.7V/Av;若取Av=1000，则能对0.7mV的信号进行线性整流是完全可能的。第46页，共54页，2023年，2月20日，星期三1、反向精密半波整流器当Ui为正半周时，ΔU<0,Uout<0,故D1截止，D2导通.故:Uo=当Ui为负半周时，D1导通，D2截止。故：Uo=0;第47页，共54页，2023年，2月20日，星期三当D1和D2红线接法为反相负极性选择。

第48页，共54页，2023年，2月20日，星期三2、同相精密半波整流器当Ui>0时，为正半周，D1截止，D2导通。Uo=当Ui<0时，为负半周，D1导通，D2截止。Uo=0此时无反馈，变成比较器，故U+≠U-如构成反馈，则U+=U-.第49页，共54页，2023年，2月20日，星期三信号本身和它的反相半波整流信号以1比2的比例组合在一起，故：V0=--（R5/R4)*VI--（R5/R3)*VHWVHW为半波整流输出由于VI>0时,VHW=--(R2/R1)VIVI<0时,VHW=0所以:V0=AP*VIVI>0VV0=--AN*VIVI<0V式中AN=R5/R4AP=R2R5/R1R3--AN令:AN=AP=A故:V0=A*VIVI>0V0=--A*VIVI<03、全桥整流电路VHWVIVO第50页，共54页，2023年，2月20日，星期三第51页，共54页，2023年，2月20日，星期