第六章_集成運算放大器

1、 根據(jù)集成運放自身所處的工作狀態(tài)，運放應(yīng)用電路分：根據(jù)集成運放自身所處的工作狀態(tài)，運放應(yīng)用電路分：線性應(yīng)用電路和非線性應(yīng)用電路兩大類。線性應(yīng)用電路和非線性應(yīng)用電路兩大類。q 線性應(yīng)用電路線性應(yīng)用電路 -+AZ1Zfvovs1vs2iZ1或或Zf采用非線性器件（如三極管），則可構(gòu)成采用非線性器件（如三極管），則可構(gòu)成對數(shù)、反對數(shù)、反對數(shù)、乘法、除法對數(shù)、乘法、除法等運算電路。等運算電路。Z1或或Zf采用線性器件采用線性器件(R、C)，則可構(gòu)成加、減、積分、微，則可構(gòu)成加、減、積分、微分等運算電路。分等運算電路。組成：組成：集成運放外加深度負反饋。集成運放外加深度負反饋。 因負反饋作用，使運放小信

2、號因負反饋作用，使運放小信號工作，故運放處于線性狀態(tài)。工作，故運放處于線性狀態(tài)。 q 非線性應(yīng)用電路非線性應(yīng)用電路 -+AvovIVREF組成特點：組成特點：運放運放開環(huán)工作。開環(huán)工作。 由于開環(huán)工作時運放增益很大，因此較小的輸入電壓，由于開環(huán)工作時運放增益很大，因此較小的輸入電壓，即可使運放輸出進入非線區(qū)工作。即可使運放輸出進入非線區(qū)工作。例如電壓比較器。例如電壓比較器。理理想想運運放放 dvAd iR0doRCMRKBW失調(diào)和漂移0 推論推論d iR0dovAvvv因因則則 vv因因則則0i vv說明：說明：0i相當(dāng)于運放兩輸入端相當(dāng)于運放兩輸入端“虛短路虛短路”。 虛短路不能理解為兩輸入

3、端短接，只是虛短路不能理解為兩輸入端短接，只是( (v- -v+ +) )的值小到了可以忽略不計的程度。實際上，運放的值小到了可以忽略不計的程度。實際上，運放正是利用這個極其微小的差值進行電壓放大的。正是利用這個極其微小的差值進行電壓放大的。 同樣，虛斷路不能理解為輸入端開路，只是同樣，虛斷路不能理解為輸入端開路，只是輸入電流小到了可以忽略不計的程度。輸入電流小到了可以忽略不計的程度。相當(dāng)于運放兩輸入端相當(dāng)于運放兩輸入端“虛斷路虛斷路”。 實際運放低頻工作時特性接近理想化，因此可實際運放低頻工作時特性接近理想化，因此可利用利用“虛虛短、虛斷短、虛斷”運算法則分析運放應(yīng)用電路運算法則分析運放應(yīng)用

4、電路。此時，電路輸出。此時，電路輸出只與外部反饋網(wǎng)絡(luò)參數(shù)有關(guān)，而不涉及運放內(nèi)部電路。只與外部反饋網(wǎng)絡(luò)參數(shù)有關(guān)，而不涉及運放內(nèi)部電路。q 集成運放基本應(yīng)用電路集成運放基本應(yīng)用電路 反相放大器反相放大器 -+AR1Rf+-vsvoifi1類型：電壓并聯(lián)負反饋類型：電壓并聯(lián)負反饋 vv因因則則0v反相輸入端反相輸入端“虛地虛地”。0i因因則則f1ii 1s1s1RvRvvifoffRvRvvio由圖由圖輸出電壓表達式：輸出電壓表達式：svRRv1fo輸入電阻輸入電阻1iRR 輸出電阻輸出電阻0oR因因0v因深度電壓負反饋因深度電壓負反饋 ， 同相放大器同相放大器 -+AR1Rf+-vsvoifi1類

5、型：電壓串聯(lián)負反饋類型：電壓串聯(lián)負反饋 vv因因則則svv 注：同相放大器不存在注：同相放大器不存在“虛地虛地”。0i因因1s110RvRvifosffRvvRvvio由圖由圖輸出電壓表達式：輸出電壓表達式：vRRvRRvs)1 ()1 (1f1fo輸入電阻輸入電阻iR輸出電阻輸出電阻0oR因深度電壓負反饋因深度電壓負反饋 ，0i因因則則f1ii 同相跟隨器同相跟隨器 -+A+-vsvo由圖得由圖得sovvv vv因因由于由于1fvAiR0oR所以，同相跟隨器性能所以，同相跟隨器性能優(yōu)于優(yōu)于射隨器。射隨器。q 歸納與推廣歸納與推廣 當(dāng)當(dāng)R1 、Rf為線性電抗元件時，在復(fù)頻域內(nèi)：為線性電抗元件時

6、，在復(fù)頻域內(nèi)：)()()()(s1fosvsZsZsv反相放大器反相放大器)()()(1 )(s1fosvsZsZsv同相放大器同相放大器拉氏反變換拉氏反變換 ) t (ov得得注：注：拉氏反變換時拉氏反變換時 t dds t1ds 反相加法器反相加法器 -+AR2Rf+-vs2voifi2R1i1+-vs1 vv因因則則0v0i因因則則f21iiifo2s21s1RvRvRv即即整理得整理得22f11fossvRRvRRv說明：說明：線性電路除可以采用線性電路除可以采用“虛短、虛斷虛短、虛斷”概念外，還可概念外，還可采采 用疊加原理進行分析。用疊加原理進行分析。 令令vs2=0則則11fo1

7、svRRv令令vs1=0則則22fo2svRRv2o1oovvv例如例如 同相加法器同相加法器 -+AR2Rf+-vs1voR1+-vs2R3利用疊加原理：利用疊加原理：212s1211s2RRvRRRvRv則則vRRv)1 (3fo)(1 (212s1211s23fRRvRRRvRRR 減法器減法器 Rf-+AR3vs1voR2vs2R1令令vs2=0，則則11fo1svRRv令令vs1=0，32231fo2)1 (RRvRRRvs2o1oovvv11fsvRR32231f)1 (RRvRRRst)(osdvdCRv 有源積分器有源積分器 -+ARC+-vsvo方法一：利用運算法則方法一：利

8、用運算法則則則tosdtvRCv1o方法二：利用方法二：利用拉氏變換拉氏變換)()(Z)()(s1fosvssZsv)(1ssvsRC)()/(1ssvRsC拉氏反變換得拉氏反變換得tosdtvRCv1o 有源微分器有源微分器 利用利用拉氏變換：拉氏變換：)()(Z)()(s1fosvssZsv)(sssRCv)()/(1ssvsCR拉氏反變換得拉氏反變換得dtdvRCvso-+ARC+-vsvo 波形變換波形變換 tvs0輸入方波輸入方波積分輸出三角波積分輸出三角波vot0微分輸出尖脈沖微分輸出尖脈沖tvo0 對數(shù)變換器對數(shù)變換器 -+AR+-vsvoTBEeSsVvIRv利用運算法得：利用

9、運算法得：由于由于oBEvv整理得整理得RIvVvSsToln缺點：缺點：vo受溫度影響大、動態(tài)范圍小。受溫度影響大、動態(tài)范圍小。vs必須大于必須大于0。 改進型對數(shù)變換器改進型對數(shù)變換器 -+A1+-vsvo+-A2VCC+-RLR3R4tovB2R2R5T1T2R1iC2iC1由圖由圖1CC2T1CC2TBE1BE2B2lg3 . 2lniiViiVvvv由于由于1sC1/ Rvi2CC22BCCC2/ )(RVRvVi（很?。ê苄。﹦t則)lg(3 . 2lg3 . 2sCC12T2CC1TB2vVRRViiVv)lg()1 ( 3 . 2)1 (sT432B43oKvVRRvRRv（T

10、1、T2特性相同）特性相同）利用利用R4補補償償VT ，改善，改善溫度特性。溫度特性。vS大范圍大范圍變化時，變化時， vO 變化很小。變化很小。 反對數(shù)變換器反對數(shù)變換器 RvIVvoSTBEe利用運算法則得利用運算法則得由于由于sBEvv整理得整理得TsSoVveRIv缺點：缺點：vo受溫度影響大。受溫度影響大。vs必須小于必須小于0。-+AR+-vsvoTvo1-+A1vXRXiXR1iXT1vo2-+A2vYRYiYR2iYT2-+A4T4iOvOR4iO-+A3R3vo3T3vZRZiZiZ因因T1、T2、T3、T4 構(gòu)成跨導(dǎo)線性環(huán)，構(gòu)成跨導(dǎo)線性環(huán)，則則OZYXiiii分析方法一：分

11、析方法一：由圖由圖整理得整理得XXX/ RviYYY/ RviZZZ/ Rvi 4OO/ RviZYXYXZ4OvvvRRRRv（實現(xiàn)乘、除運算）（實現(xiàn)乘、除運算）vo1-+A1vXRXiXR1iXT1vo2-+A2vYRYiYR2iYT2-+A4T4iOvOR4iO-+A3R3vo3T3vZRZiZiZ分析方法二：分析方法二：XSXTBE1o1lnRIvVvvZYXYXZ4vvvRRRRBE1YSYTBE1BE2o2lnvRIvVvvvZSZTBE3o3lnRIvVvvA1、A2、A3對數(shù)放大器對數(shù)放大器A4反對數(shù)放大器反對數(shù)放大器To3o2e4SOVvvRIvq 精密半波整流電路精密半波整

12、流電路 利用集成運放高差模增益與二極管單向?qū)щ娞匦裕瑯?gòu)成利用集成運放高差模增益與二極管單向?qū)щ娞匦?，?gòu)成對微小幅值電壓進行整流的電路。對微小幅值電壓進行整流的電路。vo-+AvIR1vo R2RL+- -D1D2 vI =0時時 vO =0 D1 、D2 vO=0 vI 0時時 vO 0 D1 、D2 vO=0 vI 0 D1 、D2 vO= -(-(R2 / R1) )vI工作原理：工作原理：vOvI- -R2 / R1傳輸特性傳輸特性vItvOtvIR2R1- -輸入正弦波輸入正弦波輸出半波輸出半波q 精密轉(zhuǎn)折點電路精密轉(zhuǎn)折點電路 當(dāng)當(dāng)v- - 0，即，即 vI -(-(R3 / R1)

13、)VR 時：時： 當(dāng)當(dāng)v- - 0，即，即 vI 0 D1 、D2 傳輸特性傳輸特性vOvI- -R2 / R3VRR3R1- -vO 0 D1 、D2 vO=0 則則)(R13I32OVRRvRRv則則q 精密轉(zhuǎn)折點電路實現(xiàn)非線性的函數(shù)精密轉(zhuǎn)折點電路實現(xiàn)非線性的函數(shù) R/R1vo1-+A1VR1Rr1RD1D2R1vIvo2-+A2VR2Rr2RD3D4R2RR-+A3VR3Rr3RD5D6R3Rvo3-+A4vOR)(R11r1I1O1VRRvRRv)(R22r2I2O2VRRvRRv)(R33r3I3O3VRRvRRv)(O3O2O1O3vvvvR/R2R/R3vOvIvI1vI2vI3

14、傳輸特性傳輸特性儀器放大器是用來放大微弱差值信號的高精度放大器。儀器放大器是用來放大微弱差值信號的高精度放大器。 特點：特點：KCMR很高、很高、 Ri 很大，很大， Av 在很大范圍內(nèi)可調(diào)。在很大范圍內(nèi)可調(diào)。q 三運放儀器放大器三運放儀器放大器 vv由由G2I1IGRvvi得得0i由由)(G21G2o1oRRRivv得得由由減法器減法器A3得：得：2o656341o34o)1 (vRRRRRvRRv若若R1 = R2 、 R3 = R5 、 R4 = R6 整理得整理得)21 (G342I1IofRRRRvvvAvvI1+ -A1R1-+A2RGvo1vOvI2-+A3R2R3R4R5R6i

15、Gvo2q 有源反饋儀器放大器有源反饋儀器放大器 可證明可證明GS4432I1IofRRRRRvvvAvvI1+ -A3R1-+A1RGvOIO+ -A2R2R3VCCR5R6iGvI2RSVEEiSIOR4T1T2T3T4T1、T2差放差放T3、T4差放差放A3跟隨器跟隨器A2跟隨器跟隨器A1放大器放大器 采用嚴格配對的低噪聲對管和精密電阻，可構(gòu)成低噪聲、采用嚴格配對的低噪聲對管和精密電阻，可構(gòu)成低噪聲、高精度、增益可調(diào)的儀器放大器。高精度、增益可調(diào)的儀器放大器。q 儀器放大器的應(yīng)用儀器放大器的應(yīng)用 儀器放大器單片集成產(chǎn)品：儀器放大器單片集成產(chǎn)品：LH0036、LH0038、AMP-03、A

16、D365、AD524等。等。例：儀器放大器構(gòu)成的橋路放大器例：儀器放大器構(gòu)成的橋路放大器溫度為規(guī)定值時溫度為規(guī)定值時 RT =R 路橋平衡路橋平衡 vo =0 。溫度變化時溫度變化時 RT R 路橋不平衡路橋不平衡 vo 產(chǎn)生變化。產(chǎn)生變化。儀器儀器放大器放大器RGRTRRRt oVREFvo 有源濾波器實際上是一種具有特定頻率響應(yīng)有源濾波器實際上是一種具有特定頻率響應(yīng)的放大器。的放大器。 濾波器的功能：對頻率進行選擇濾波器的功能：對頻率進行選擇, ,過濾掉噪聲過濾掉噪聲和干擾信號，保留下有用信號。和干擾信號，保留下有用信號。 6.1.5 有源濾波電路有源濾波電路 濾波器的分類：濾波器的分類：

17、 低通濾波器（低通濾波器（LPF） 高通濾波器（高通濾波器（HPF） 帶通濾波器（帶通濾波器（BPF） 帶阻濾波器（帶阻濾波器（BEF）|A|0C通帶通帶阻阻帶帶A0|A|0CA0通帶通帶阻阻帶帶|A|0C1A0阻阻阻阻C2通通|A|0C1A0阻阻C2通通通通 各種各種濾波器理想的幅頻特性：濾波器理想的幅頻特性：（1）低通）低通（2）高通）高通（1）帶通）帶通（1）帶阻）帶阻 濾波器的用途濾波器的用途 濾波器主要用來濾除信號中無用的頻率成濾波器主要用來濾除信號中無用的頻率成分，例如，有一個較低頻率的信號，其中包含分，例如，有一個較低頻率的信號，其中包含一些較高頻率成分的干擾。一些較高頻率成分的

18、干擾。1. 一階一階RC低通濾波器低通濾波器(無源無源)一一. 低通有源濾波器低通有源濾波器CjRCjuuAiO 11 RCj 11H11 j 傳遞函數(shù)：傳遞函數(shù)：RC1H截止頻率：截止頻率：幅頻特性：幅頻特性：2)(11HA+-i+uRC+uo-此電路的缺：此電路的缺：1、帶負載能力差。、帶負載能力差。2、無放大作用。、無放大作用。3、特性不理想，邊沿不陡。、特性不理想，邊沿不陡。幅頻特性：幅頻特性：2)(11HA+-i+uRC+uo-0.707 H截止頻率截止頻率0 1|A|2.一階有源低通濾波器一階有源低通濾波器uu+A+i+uuRf1RRCoi)11(ujuH uRRuf)1(1oi1

19、o)11)(1(ujRRuHf )11)(1 (1HfjRR)1(OHjAiOuuA 傳遞函數(shù)：傳遞函數(shù)：1fo1RRA通帶增益：通帶增益：截止頻率：截止頻率：)1(RCHRC1H幅頻特性及幅頻特性曲線幅頻特性及幅頻特性曲線uu+A+i+uuRf1RRCo傳遞函數(shù)：傳遞函數(shù)：iOuuA )11)(1 (1HfjRR幅頻特性：幅頻特性：21)(11)1 (HfRRA缺點：阻帶衰減太慢。缺點：阻帶衰減太慢。 H0.707 1+Rf/R10 1+Rf/R1|A|3.二階有源低通濾波器二階有源低通濾波器uu+A+miouRfRRCCR1u+uuAuRRufO1o)1 (CjuuRuuRuuommmi1

20、muCjRCju112OO)()j-(31CRCRAA2H2HO)j()(1QARC1HO31AQiOuuA 傳遞函數(shù)：傳遞函數(shù)： 當(dāng)當(dāng) Ao3時，濾波器可時，濾波器可以穩(wěn)定工作以穩(wěn)定工作 。 此時特性此時特性與與Q有關(guān)。當(dāng)有關(guān)。當(dāng)Q=0.707時，時，幅頻特性較平坦。幅頻特性較平坦。 當(dāng)當(dāng)ffL時，幅頻特性時，幅頻特性曲線的斜率曲線的斜率 為為-40dB/dec。 當(dāng)當(dāng)Ao3時，時，源濾波器自激。源濾波器自激。幅頻特性及幅頻特性曲線幅頻特性及幅頻特性曲線O31AQ 222o)()(1 QAAHH uAuRRufO1o)1 ()11)(1 (1LfjRR)1(OLjAiOuuA 傳遞函數(shù)：傳遞

21、函數(shù)：1fo1RRA通帶增益：通帶增益：截止頻率：截止頻率：)1(RCL二二. . 高通有源濾波器高通有源濾波器1.一階有源高通濾波器一階有源高通濾波器uuo1+ui+f+ARRuRCii)111()1(uRCjuCjRRuRC1L幅頻特性：幅頻特性：21)(11)1 (LfRRA缺點：阻帶衰減太慢。缺點：阻帶衰減太慢。幅頻特性及幅頻特性曲線幅頻特性及幅頻特性曲線iOuuA 傳遞函數(shù)：傳遞函數(shù)：)11)(1 (1LfjRRuuo1+ui+f+ARRuRC0 1+Rf/R10.707(1+Rf/R1) L|A|2. 二階有源高通濾波器二階有源高通濾波器由此繪出頻率響應(yīng)特性曲線由此繪出頻率響應(yīng)特性

22、曲線 (2)(2)通帶增益通帶增益1fO+1=RRAuuu+RfRiRmuCA+oR1+uC2L22L)(1-)(1QA （1）幅頻特性：）幅頻特性：RC1L其中：其中：O31AQ當(dāng)當(dāng)AO3時，電路自激。時，電路自激。幅頻特性曲線幅頻特性曲線 當(dāng)當(dāng) Ao3時，濾波器可時，濾波器可以穩(wěn)定工作以穩(wěn)定工作 。 此時特性此時特性與與Q有關(guān)。當(dāng)有關(guān)。當(dāng)Q=0.707時，時，幅頻特性較平坦。幅頻特性較平坦。 當(dāng)當(dāng)f fL時，幅頻特性時，幅頻特性曲線的斜率為曲線的斜率為+40dB/dec。 可由低通和可由低通和高通串聯(lián)得到高通串聯(lián)得到1111CR A0A2A1A0阻阻帶帶通通帶帶阻阻帶帶通通帶帶OO 1 2

23、 AA0O 2 1通通帶帶阻阻帶帶阻阻帶帶低通截止頻率低通截止頻率2221CR 高通截止頻率高通截止頻率必須滿足必須滿足12 三三. 有源帶通濾波有源帶通濾波器器uuRCR+Cfi1o+uRA+uRR2VV低 通 濾 波 器高 通 濾 波 器uiuo12 可由低通和高通并聯(lián)得到可由低通和高通并聯(lián)得到必須滿足必須滿足12 A0A2A1A0阻阻帶帶通通帶帶阻阻帶帶通通帶帶OO 1 2 AA0O 1 2通通帶帶阻阻帶帶通通帶帶四四. 有源帶阻濾波有源帶阻濾波器器VV1/2A+1RfRRRRCCC2uiuoVVu低 通 濾 波 器iu1o高 通 濾 波 器2線性運用小結(jié)線性運用小結(jié)1集成運放可以構(gòu)成加

24、法、減法、積分、微分、對數(shù)和反對數(shù)等集成運放可以構(gòu)成加法、減法、積分、微分、對數(shù)和反對數(shù)等多種運算電路。在這些電路中，均存在深度負反饋。因此，運放工多種運算電路。在這些電路中，均存在深度負反饋。因此，運放工作在線性放大狀態(tài)。這時可以使用理想運放模型對電路進行分析，作在線性放大狀態(tài)。這時可以使用理想運放模型對電路進行分析，“虛短虛短”和和“虛斷虛斷”的概念是電路分析的有力工具。的概念是電路分析的有力工具。2集成模擬乘法器是一種重要的模擬集成電路，在信號處理和頻集成模擬乘法器是一種重要的模擬集成電路，在信號處理和頻率變換方面得到了廣泛的應(yīng)用。集成模擬乘法器內(nèi)部電路較為復(fù)雜，率變換方面得到了廣泛的應(yīng)

25、用。集成模擬乘法器內(nèi)部電路較為復(fù)雜，對生產(chǎn)工藝的要求也較高。熟練掌握這種器件在各種運算電路中的對生產(chǎn)工藝的要求也較高。熟練掌握這種器件在各種運算電路中的使用方法，是要求的重點。使用方法，是要求的重點。3有源濾波器是一種重要的信號處理電路，它可以突出有用頻段有源濾波器是一種重要的信號處理電路，它可以突出有用頻段的信號，衰減無用頻段的信號，抑制干擾和噪聲信號，達到選頻和的信號，衰減無用頻段的信號，抑制干擾和噪聲信號，達到選頻和提高信噪比的目的。實際使用時，應(yīng)根據(jù)具體情況選擇低通、高通、提高信噪比的目的。實際使用時，應(yīng)根據(jù)具體情況選擇低通、高通、帶通或帶阻濾波器，并確定濾波器的具體形式。帶通或帶阻濾

26、波器，并確定濾波器的具體形式。電流傳輸器：通用集成器件，廣泛用于模擬信號處理電路中。電流傳輸器：通用集成器件，廣泛用于模擬信號處理電路中。 q 電流傳輸器電路符號及特點電流傳輸器電路符號及特點YXZCCvXvYvZiY=0iXiZY輸入端：輸入端： iY= 0，即，即 RY ；X輸入端：輸入端： vX = vY ，且，且vX與與 iX 大小無關(guān)，大小無關(guān)，RX0 ；Z輸出端：輸出端： iZ = iX ，且，且 iZ 與與 vZ大小無關(guān)；大小無關(guān)；q 電流傳輸器構(gòu)成的模擬信號處理電路電流傳輸器構(gòu)成的模擬信號處理電路 YXZCCviRLiXiOR+- - 互導(dǎo)放大器互導(dǎo)放大器 互阻放大器互阻放大器

27、 電流放大器電流放大器 iYXvvvRvii/XXoRviA/1/iogYXZCCisRLiXiOR2R11SYXRivv2XXo/ Rvii21Soi/RRiiAYXZCC1iiRvoiZ1RLYXCC2Z+- -i1ZiiRivv1Z2YoRivAior/ 負阻變換器負阻變換器 YXZCC2iX1R2YXCC1ZviiIiZ2R1iZ1RL21X1XiRivv12Y2ZiRviiL1XL1Z2YRiRivL21iiiRRRivRAvd高高(80140dB)， Rid高高(M )， Rod低低 (100M ) 共模特性共模特性 輸入直流誤差特性輸入直流誤差特性IIB(10100 A)， VI

28、O (mV)， IIO(為為IIB的的5% 10%) 大信號動態(tài)特性大信號動態(tài)特性 轉(zhuǎn)換速率轉(zhuǎn)換速率SR， 全功率帶寬全功率帶寬BWPq Avd、Rid、Rod為有限值的影響為有限值的影響 運放應(yīng)用場合不同，各項性能參數(shù)影響也不同。因此工運放應(yīng)用場合不同，各項性能參數(shù)影響也不同。因此工程估算時，可針對不同場合，有選擇地分析運算誤差。程估算時，可針對不同場合，有選擇地分析運算誤差。)1 (dL1fodffvvvARRRRAA-+AR1Rf+-vsvoRLvidRidvO+- -v- -Avd vid- - +Rod+- -R1Rfvs+-RL可證明可證明其中其中idf11/RRRR odfLL/

29、RRRR 1ff/ RRAvAvd對精度影響最大。對精度影響最大。A Av vd d越大，運算誤差越小。越大，運算誤差越小。q KCMR、Ric為有限值的影響為有限值的影響-+AR1Rf+-vsvoRL可證明可證明其中其中Avd、KCMR越大，同相放大器運算精度越高。越大，同相放大器運算精度越高。 由于同相放大器輸入端引入了共模信號，因此必須由于同相放大器輸入端引入了共模信號，因此必須考慮考慮KCMR的影響。的影響。 RicvO+- -v- -Avd vidRod+- -R1RfvsRLv+ +RicRid+- -Avd vicKCMR)11 (/1CMRdfffKAAAAvvvv1ff/1R

30、RAvq 輸入偏置電流輸入偏置電流IIB對性能的影響對性能的影響 -+AR1Rf+-vsvoR+= R1/ Rf則則IIB在外電路反相端產(chǎn)生的直流電壓在外電路反相端產(chǎn)生的直流電壓: : 則則IIB在外電路同相端產(chǎn)生的直流電壓在外電路同相端產(chǎn)生的直流電壓: : RIVIBRIVIB設(shè)設(shè)R- -、R+ 分別為外電路在反相端和同相端等效的直流電阻。分別為外電路在反相端和同相端等效的直流電阻。 2/ )(B2B1IBIII輸入偏置電流輸入偏置電流 RR若若則則0idv輸出無失調(diào)輸出無失調(diào) 例：例：注：注：平衡電阻平衡電阻R+的接入對性的接入對性能指標計算沒有影響，但運能指標計算沒有影響，但運算精度得到

31、明顯改善。算精度得到明顯改善。 因此，為減小因此，為減小IIB對運算精度的影響，要求外接在集成運放對運算精度的影響，要求外接在集成運放兩輸入端的直流電阻相等。兩輸入端的直流電阻相等。q 失調(diào)電流失調(diào)電流IIO與失調(diào)電壓與失調(diào)電壓VIO的影響的影響 vO+- -R1RfRLIIBIIBIIO2IIO2+ - -VIOR+)(1 (IOIO1foRIVRRv可證明可證明為減小失調(diào)的影響：為減小失調(diào)的影響：在在R+較小時，應(yīng)選擇較小時，應(yīng)選擇VIO小的運放；小的運放；在在R+較大時，應(yīng)選擇較大時，應(yīng)選擇 IIO小的運放。小的運放。q 小信號頻率參數(shù)小信號頻率參數(shù) 開環(huán)帶寬開環(huán)帶寬BW 內(nèi)補償?shù)募蛇\

32、放可近似看成是單極點系統(tǒng)，該運放的內(nèi)補償?shù)募蛇\放可近似看成是單極點系統(tǒng)，該運放的上限截止頻率即開環(huán)帶寬上限截止頻率即開環(huán)帶寬BW（或稱（或稱3dB帶寬）。帶寬）。 單位增益帶寬單位增益帶寬BWG 指增益下降到指增益下降到1（0dB）時對應(yīng)的頻率。小信號工作時，）時對應(yīng)的頻率。小信號工作時，其值為常數(shù)，其值為常數(shù)，且且BWG = AvdIBW 。當(dāng)運放閉環(huán)工作時，當(dāng)運放閉環(huán)工作時，BWG等于反饋電路的增益帶寬積。等于反饋電路的增益帶寬積。反饋越深，反饋越深，Avf 越小，閉環(huán)帶寬越小，閉環(huán)帶寬BWf 越寬。越寬。即即 BWG = AvfBWfq 大信號動態(tài)參數(shù)大信號動態(tài)參數(shù) 指集成運放輸出電壓

33、隨時間最大可能的變化速率。指集成運放輸出電壓隨時間最大可能的變化速率。其值其值越大，運放高頻性能越好。越大，運放高頻性能越好。影響影響SR主要原因：運放內(nèi)部存在寄生電容和相位補償電容。主要原因：運放內(nèi)部存在寄生電容和相位補償電容。 轉(zhuǎn)換速率（又稱壓擺率）轉(zhuǎn)換速率（又稱壓擺率）maxoR)(dttdvS 指集成運放輸出最大不失真峰值電壓時，允許的最高工指集成運放輸出最大不失真峰值電壓時，允許的最高工作頻率。作頻率。 全功率帶寬全功率帶寬ommaxRP2VSBW 當(dāng)當(dāng)SR一定時，最大不失真輸出電壓與工作頻率成反比。一定時，最大不失真輸出電壓與工作頻率成反比。工作頻率越高，不失真輸出的工作頻率越高，

34、不失真輸出的Vom就越小。就越小。 電壓比較器的作用電壓比較器的作用比較兩輸入信號大小，并以輸出高、低電平來指示。比較兩輸入信號大小，并以輸出高、低電平來指示。 電壓比較器的特點電壓比較器的特點輸入模擬量，輸出數(shù)字量。實現(xiàn)模擬量與數(shù)字量間的轉(zhuǎn)換。輸入模擬量，輸出數(shù)字量。實現(xiàn)模擬量與數(shù)字量間的轉(zhuǎn)換。 電壓比較器工作原理電壓比較器工作原理 只要開環(huán)只要開環(huán)Avd很大，則很大，則v+、v- -間的微小差值，即可使運放輸間的微小差值，即可使運放輸出工作在飽和狀態(tài)。出工作在飽和狀態(tài)。 由由)(dovvAvv可知可知v+ v- - 時，時， vo=Vomax（正飽和值）（正飽和值） v+ v- - 時，時

35、， vo=Vomin （負飽和值）（負飽和值） v+ = v- - 時，時，邏輯狀態(tài)轉(zhuǎn)換邏輯狀態(tài)轉(zhuǎn)換 因此因此 理想比較特性理想比較特性-+AvovIVREFvIvoVREFVomaxVomin0vI VREF 時，時， vo=VominvI = VREF 時，時，邏輯狀態(tài)轉(zhuǎn)換邏輯狀態(tài)轉(zhuǎn)換 理想特性理想特性vIvoVREFVomaxVomin0 實際比較特性實際比較特性實際特性實際特性vI VREF - -Vomin / /Avd 時，時， vo=Vomin注：注：Avd 越大，比較特性越接近理想特性，越大，比較特性越接近理想特性， VREF作為作為 門限值的比較精度越高。門限值的比較精度越高

36、。q 單限電壓比較器單限電壓比較器 特點：運放開環(huán)工作。特點：運放開環(huán)工作。 過零比較器過零比較器 -+AvovI+- -R1D1D2RR（VREF =0） R1限流電阻，與限流電阻，與D1、D2共同構(gòu)成電平變換電路。共同構(gòu)成電平變換電路。VOH = VZ + VD(on) VOL= - -( VZ + VD(on) ) vIvoVOHVOL0比較特性比較特性tvO0tvI0 單限比較器單限比較器 -+AvovI+- -R3D1D2R1/R2VREFR1R2i1i2分析方法：分析方法：1）令）令v- -= v+ +求出的輸入電壓求出的輸入電壓vI I 即門限電平。即門限電平。2）分別分析）分別

37、分析vI I大于門限、小于門限時的輸出大于門限、小于門限時的輸出vO O電平。電平。0REF212I211VRRRvRRR令令得門限電平得門限電平REF12IVRRv即即v+ + v- -若若REF12IVRRv則則vO O = VOH比較特性比較特性vIvoVOHVOLVREFR2R1- - 單限比較器優(yōu)點：單限比較器優(yōu)點： 電路結(jié)構(gòu)簡單電路結(jié)構(gòu)簡單，可不計有限，可不計有限KCMR的影響。的影響。 單限比較器缺點：單限比較器缺點： 電路抗干擾能力電路抗干擾能力差。差。 例如：過零比較器，例如：過零比較器，當(dāng)門限電平附近出現(xiàn)干擾信當(dāng)門限電平附近出現(xiàn)干擾信號時，輸出會出現(xiàn)誤操作。號時，輸出會出現(xiàn)誤操作。 tvO0vIt0q 遲滯比較器（施密特觸發(fā)器）遲滯比較器（施密特觸發(fā)器） -+AvovI+- -R3D1D2RVREFR1R2特點特點正反饋電路。正反饋電路。具有雙門限。具有雙門限。REF211O212IVRRRvRRRv令令得門限電平：得門