运算放大器实战入门下

运算放大器实战入门(下)云南大学信息学院：何乐生2010.4本讲座的主要内容对设计者而言，运算放大器到底能解决什么问题？在运算放大器令人眼花缭乱的众多参数中那几个最最重要？它们怎样影响实际设计？我们常用的运放有哪些，各自在什么时候用？怎么对它们进行分类？运放电路设计时的基本原则有什么？运算放大器典型应用电路分析。运放电路设计的基本原则原则上，所有的输入和输出电压都不允许或不能够超过电源电压范围。输入输出范围必须由具体型号决定。“虚短”和“虚断”是所有分析和计算的基础，但它们成立的前提是“负反馈”成立。一般运放的输出电流不允许超过20mA，否则将不再满足“虚短”和“虚断”的原则。所有的运放电路都必须存在一个工作点，没有正确工作点，所有的设计就像没有基础一样无法工作。本讲座的主要内容对设计者而言，运算放大器到底能解决什么问题？在运算放大器令人眼花缭乱的众多参数中那几个最最重要？它们怎样影响实际设计？我们常用的运放有哪些，各自在什么时候用？怎么对它们进行分类？运放电路设计时的基本原则有什么？运算放大器典型应用电路分析。设计举例下面通过设计实例，说明上述设计基本原则的应用。例1基本放大电路优缺点：1、增益为负，可以在任何范围内调节。2、放大器带宽较宽。3、运放输入共模电压不变，失调电压固定。4、具有输入电流通路，可以用作电流和电荷放大器。5、输入阻抗为R1，较小。优缺点：1、增益为正，但大于1。2、放大器带宽较窄。3、运放共模电压随输入电压变化，失调电压有可能变化。4、输入阻抗为运放输入阻抗，很大。可以用作电压型传感器放大器。例2工作点（麦克风放大器）驻极体麦克风可以简化为一个受声音控制的受控电流源。放大电路要完成的任务：将受控电流源变化转换为电压变化；将电压变为录音设备（如ADC）可以接收的0～电源电压的电平信号。例2问题：1、这个电路的工作点是多大，有谁决定的？2、电容C起到了什么作用？如果是双电源电路是否需要电容C?3、怎样增大电路的增益？例3小电识流恒偿流源傻的设律计问题挖：设羽计一娃个角榜度传践感器恨的调读理电盈路，愉该传骄感器愉工作得原理即是一欠个电届位器构：转蚂过的低角度显和两贯个测货试端涉之间掘的电辣阻成辆正比岁。分析艰：需饥要恒说流源驱做为钟调理翠电路沟，U=妻R*熄I，如崖果电诸流固描定，辛则输强出电独压和晴测试隔端之觉间的快电阻赛成正擦比。思路消：最焰直接荷的想昂法是雀利用榴“虚棒断”宝，如莫果从木输入喘端往珠后输硬送一痛个固费定电辈流，浆则反染馈通害路上狠的负核载将掀得到响这个呆固定起的电溉流。例3问题脉：1、恒掉流源员的“拖恒流躬”是繁多大建？2、这吓个电殃路能棉够提维供的插最大湖“恒术流”辈是多们大？3、电表路输恶出的状电压市怎样短随角氧度传蔬感器回的输赵入变夜化？贪（传钞递函扰数）4、恒虏流源六的稳对定程子度主涌要由弓什么版决定袭？5、电输压基作准为亲什么傍要反尼着接姓？怎准样改糕进？6、在庙这个院电路方中使姻用虚狡断的东前提扮是什勒么？7、这祸个放匠大电救路的六“工架作点床”是漆什么仔？例3仔细俗分析辫上图坡可以幼发现检，可外以用毫一种骗更本禾质的乱方法络得到押这个视电路塔：这尾是一播个电且流反婆馈电坊路。驴通过漆传感纽奉器的侧电流幕在RC凯RA黄2上变马为电耕压（-V亮RE巴F和地闭之间姨的压切差）教，这般个电店压被危反馈暖到了久运放蜓的反农相输电入端仆，从四而构比成了鸭一个深电流表负反顺馈电艘路。例4大电园流恒泪流源坡的设答计例1电路螺的重丹要缺厌点是春输出涨电流吊小，店为了械增大义其输戒出电忽流，抓自然鼻联想宰到使哀用分拆离元纲器件捐：例4问题踩：1、恒孔流源降的“赶恒流喷”是杨多大安？2、这警个电鲁路能帆够提沈供的拿最大竖“恒冒流”仙是多湾大？3、怎挺样确葵定这孙个电扑路是柱负反殃馈电丑路？昂它具边有什苍么样掉的负且反馈策形式偿？4、电苏路的言工作现点是植什么挤？5、怎赢样提饰供更辟大的验输出这电流娘？例5电流缎、电沙荷放盗大器如果迹某个遭传感亚器的此机理给是输堆入物员理量粘和输哈出的乳电荷女或者姜电流烈成正谨比。规则我链们就增需要霉一个山理想敲的（周内阻骡为0）电喜流或捉电荷浇的“盗接收趴器”房诚。当这裤些传黄感器赞从反旺相输秒入端芦输入才时，辱根据兴“虚羽短”愤原则困，这夫个输传入端弟将被缠固定念在同天相输基入端指给定盈的电吉平上挥。而搁传感然器输念出的吹电荷沃或者族电流挺将被开完全巴吸收态，从念而构算成输锡入电娇阻为0的理毕想“辱接收煎器”捆。例5硅光时电池尽的接目收电贿路电荷学放大震器例6阻抗馆变换汇的例何子注意惑接成日跟随暮器的博运算京放大羞器OP耽AM牌1A的作雾用：右腿纠驱动挺放大秒器OP仰AM级1B是一呢个反瓜相放姑大器握，它脸的输英入阻屠抗等间于1K（RD婆R9）。换如果堵直接滑将Y型电赠阻网剃络的息中心叠点直蕉接连宅接到搅反相跌放大拼器的益输入布，相害当于昼在这啄个点对和OP袋AM券1B的工亲作点RE养F1善.5之间负连接巴了一炎个1K的电刮阻，冬这个国电阻句势必班影响Y型电皱阻网查络的涝工作懂，因抄此必注须加打入跟若随器还进行阻抗悔变换。心电伍放大达器右窄腿驱蝴动的肠电路例7增加狐运放蹈输出谦能力千的电标路普通叔运放伟的输屑出能鼻力在20极mA左右篇，无炉法达质到很刘多应散用的肺需求榴。这罩是一妄个通脸过推杨挽输蛾出的蜓三极粗管增叨加输著出电做流的孔例子备。问题廊：1、怎开样分何析这底个电央路的培反馈雷，它至的增墙益是声多大殿？2、这司个电岁路中插为什古么没糕有出赖现去乞除“虚交越泰失真溉”的蚁二极帆管，筋运放外的什炉么参活数决触定了薄不需塌要这早两个摔二极烘管？3、除伯了三平极管滨的饱孕和电阴流之照外，币电路薪的输亦出电材流还述由什私么决鸦定？韵怎样锯提高拘？例8沾ME渔TE利R_效BU需S下行念调制ME血TE嫁R_践BU攻S下行戴调制绣是电绕压调今制，仿需要简让电遣压在24撒V和12糕V之间瓣切换激。且筛工作卫电流茫较大链，可构能达心到10者0m融A以上贪。比较画直接础的一斑种想释法就蹲是：晚用小筝电流僵的调耗整电休路首圣先产府生24装V和12庭V的电榨平信店号，场再用冻输出简电流陶较大糕的“酷跟随舌器”露来产烘生ME述TE斩R_棒BU顺S的信起号。例8问题岂：1、功宜率输伞出部丸分的犬增益盖是多伐大？2、为忽什么气是一秒个N沟道MO绳S管和救一个PN针P三极法管的荣组合伸，且墓三极蜜管是异一个尤小功招率管补？3、这撞个电迈路有典什么况致命枪问题妨？问题岁：为什悔么要拿将运借放的妥电源免提高切到30叼V？例9减法害器为什阵么说迟减法涝器很傅重要衬？实际眯设计煎中（育如心乞电放表大器梦和很抽多传期感器蜓电路宫），宜很多准情况按下干等扰以敏共模圈形式疼存在垒，即那干扰基会同哗时出氏现在钱传递闻信号危的两乳根线衔上。窑解决旅的办结法是桂求两课个信谦号线弱的差吐。运算颂放大险器本伟来是菠一个痰三端饰器件林：求顷出两屯个输漂入端钟的电右压差酿，表相示在沫输出网端上派。但咽直接惩用运压算放佳大器寇求出引电压慈之差眼并不渣是一御件容历易的别事。却原因概是运弱放的搁增益冒很大运，且金不是筝一个输恒定来的值编。例9典型委的减鞠法器屋。问题扭：1、这窄个放毛大电研路的态工作封点是忧多少宋伏？2、影浮响这智个电秧路精只度的盾最重梅要因炕素是属什么稍？3、Vr串ef是否守可以元通过补电阻冠分压叛产生荣？4、这匙个电乡丰路的多输入毙阻抗悦是多墓大？根据丸叠加迎原理呼，这且个电基路的虽传递沟函数漠等于弦：(V召O-做Vr术ef贤)/哪(V汪1-收V2萄)=渔K其中K=士R2臭/R争1=问R4果/R咳3例9减法呼器电乓路的宿主要潮缺点输入跳阻抗妥不够梯大，纠无法惧直接买应用园在心面电放灶大等校电路婶中；需要坝精确所的电背阻网啄络R1外~R破4，如希果这赢四个秩电阻振之间品的比殊例关锯系有僻误差色将严阔重影泊响减兔法器祝的精逆度。增益均调节吩时需谢要至盒少同糟时按板比例通改变甘两个宋电阻眉的阻打值，锋因此币几乎请无法穗实现意增益相调节补。例10差分被放大像器为了命解决吐上述预矛盾也，有附一种叉解决凤方案它：在艇减法暂器前晴面加古上一田个差匹分放崭大器盼。该梅差分靠放大系器不眨直接版去做笋减法题，而牛是完惑成放俊大——放大靠两个载信号杀的差耻模部让分，刊共模爷部分宋不变权，留烈待后倾续减伟法器芬解决违。该差智分放思大器奇还应碰具有废以下篮特性忙：输牧入阻坊抗无厕穷大街；能翻够方范便的鞭改变犬差模睁信号饭的放迎大倍磁数。例10差分删放大掌器问题横：1、这停个放担大电闻路差斑模增蝴益和哗共模讽增益纯分别狱等于储多大懒？2、输键入阻服抗等奋于多尝大？册输入抽阻抗斩呢？3、通芦过什膏么方樱法可积以方伯便的降改变积它的杂差模好增益学？例11仪用寨放大分器将上撇述两桌种放糠大器糊合在盯一起味就得惰到了砖我们异常用汇的“逗仪用唱放大忆器”贿：AD晴62务0园A买D6猴23淘AD嫩82底20刷I舅NA卡11炒0筛I踪蝶NA黎11桥8等等形。例11仪用声放大熊器由差硬分放仍大器拿提供荷的很繁高的夺输入般阻抗毙；由激纱光修障订的踢非常勇准确糊的电谅阻R1虚-R馋4（价趋格较饭高的梦原因我），铸提供况很高扔的共数模抑捧制能苍力；可以奶通过畜电阻Rb进行殊方便拢调节旨的增岁益；输出画的是蜂两个友信号捕的差档，但黎这个放差的羞表示诱方法繁是相能：对跪于可商变的Vr懒ef。也夕就是昌实现搂的电很平的尊平移讯。例11仪用旨放大贼器使翁用注脸意事懒项：不要圈轻视5脚Vr绸ef，因诉为它殿等于叹是提海供了内输出歉的参兴考点释。可滴以用比它将输胆出变础换到答所需焰