运放及其典型应用

1、运放及其典型应用,一、集成运放介绍 1、集成运放分类 集成运放按功能分： a、通用运放: 如LM358,LM324，NE5532A,TL064 b、斩波放大器: OP177, AD8551 c、差分放大器：AD8137 d、仪器放大器：INA128 e、隔离放大器：AD215, ISO121 f、增益可变或可编程放大器：TL026, PGA102, PGA207 g、音频功率放大器：AD547T, LM1875T，TPA0211 h、视频放大器：AD8051，OPA3693 i、射频放大器：AD8353，THS4271 j、对数放大器：LOG101 K、特殊放大器：XTR112(热电阻传感器用

2、）,RCV420(4-20mA接收）,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 fH Avd为中频开环差模增益，fH为上限截止频率(-3dB),以TL064为例，若上图中fH= 10z, Avd增益为100dB，即 100000倍 故GBW =10 = z=1Mz，所以该运放的单位增益频率为fT=1 Mz,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 =100kz 如：，它的 GBW=1 Mz. b、摆率（转换速率 Slew Rate）,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L

3、M324，其SR=0.5V/s,当输入信号频率为f=100 kz时，其最大不失真输出电压 : 通用运放的SR一般为1-10V/s,而高速运放可达1000V/s. 如LM324:它的SR=0.5V/s.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。,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-）+5 to （V+）-5 输出电压：（V-）+4 to （V+）-4,e、输入失调电压Uio Uio=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

4、压。输入失调电压与外电路无关，由运放自身性能所决定。,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 1V/。 g、输入偏置电流Ib是两个输入电流之和的一半。,Ui= Ib+R1-Ib-R2,因为Ib+ 跟Ib-很接近，故 Ui=（R1-R2)Ib+， 故当R1R2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=10K R2=9K 则：,Ib=(Ib+Ib-)/2,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： Uo=10V100=1mV h、静态电流 IQ=2.5mA（OPA324）,

5、IQ=0.024mA(OPA277)IQ=0.8mA(LM324) i、电源电压 例：OPA324：5V18V LM358:+3V32 J、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,3、典型运放介绍 、通用运放,、轨至轨输出放大器,常用运放一览表,运放主要生产商： A、WWW.ANALOG.COM B、WWW.TI.COM C、WWW.NATIONAL.COM D、WWW.ST.COM E、WWW.ONSEMI.COM,二、消除放大电路零位误差的几种方法 1、选用

6、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。,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,A1和A2产生的输出电压,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=,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。

7、b、输出级A3尽量用小电阻，以便减少直流失调（Ib引起的） c、 R4R7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。,2、集成运放INA128,INA129介绍,内部结构图：,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,数控电位器X9312技术参数: Vcc=5V, Ic=1mA R=50k 电位器可调级数:100级, 阻值存贮 按键式3线控制 /CS /INC U/ /D 阻值 L Pulse H 升 L Pulse L 降 H 不变,2.集成可编程增益放大器介绍（PGA204）,

8、A1A0=00, G=1 A1A0=01 , G=10 A1A0=10, G=100 A1A0=11, G=1000,五、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:200KHz VF=1.25V IFmax=50mA 隔离电压3500V 线性度：3,K1=,=,这里K3=1，由手册给定。而IF=1nA20mA。经实测全量程内（02.5V）线性度在0.2%内。,设:,2、专用隔离放大器（AD210）,应用电路:,六、精密度整流电路 一般二极管硅管压降为

9、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。,1、反向精密半波整流器 当Ui为正半周时，U0,Uout0,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;,当D1和D2红线接法为反相负极性选择。,2、同相精密半波整流器,当Ui0时，为正半周，D1截止，D2导通。Uo= 当Ui0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-.,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)*VHW VHW为半波整流输出 由于VI0时, VHW=-(R2/R1)VI VI0V V0=-AN*VI VI0 V0