4.集成運(yùn)放應(yīng)用

1、2009年電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽輔導(dǎo)講座集成運(yùn)算放大器電路設(shè)計(jì)11運(yùn)算放大器的基本概念21.1 集成運(yùn)算放大器3運(yùn)算放大器的等效電路41.2 理想運(yùn)算放大器放大倍數(shù)無窮大帶寬從DC到無限大頻率輸入阻抗無窮大輸出阻抗為零沒有噪聲,輸入為零時(shí)輸出也為零可以穩(wěn)定地加上深度負(fù)反饋5非理想運(yùn)算放大器希望放大倍數(shù)在1000倍以上信號(hào)電壓在10mV以下輸入端口連接10K以下電阻時(shí)信號(hào)頻率高于幾十千赫時(shí)上升速度必須很高時(shí)希望大電流大振幅輸出時(shí)61.3 運(yùn)算放大器主要技術(shù)指標(biāo)電壓增益（差動(dòng)電壓增益）AV 運(yùn)算放大器將反相輸入端與同相輸入端之間電壓以增益AV進(jìn)行放大并輸出，理想運(yùn)算放大器的AV為無限大。 電壓增益在數(shù)據(jù)手冊(cè)

2、中經(jīng)常使用分貝（dB）作為其單位。 G(db)=20logA7dB與放大倍數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系放大倍數(shù)dB放大倍數(shù)dB1.41437172681839.5919412102051410040615.51000608輸入電阻Rin 這是運(yùn)算放大器兩輸入端偏置輸入電阻。一般情況下輸入電阻值在幾百兆歐，對(duì)于運(yùn)算放大器工作的影響小，使用上可忽略不計(jì)輸入電阻的影響。但是當(dāng)使用兆歐級(jí)的外接電阻時(shí)，必須考慮輸入電阻的影響。9最大輸出電壓Vom 對(duì)于實(shí)際運(yùn)算放大器，若振幅變大，則輸出信號(hào)接近正、負(fù)電源電壓而進(jìn)入飽和狀態(tài)，開始出現(xiàn)失真，最大輸出電壓Vom 為不失真輸出的最大電壓。通常運(yùn)算放大器的飽和電壓約為1.5V。對(duì)

3、于軌對(duì)軌運(yùn)放，其飽和電壓近似為0V。10共模信號(hào)抑制比CMRR 在運(yùn)算放大器兩輸入端與地之間加相同信號(hào)時(shí)，輸入、輸出間增益稱為共模電壓增益AVC, 如果差模電壓增益AV，CMRR（Common Mode Rejection Ration）可由下式定義： CMRR越大，增益穩(wěn)定度越高，較小時(shí)信號(hào)失真度增大。頻率升高時(shí)，CMMR會(huì)降低，當(dāng)信號(hào)頻率大于10KHz時(shí)，要注意CMMR的變化。11增益帶寬積GBW 增益帶寬乘積GBW用來表示運(yùn)算放大器電壓增益-頻率特性，單位MHz。 12壓擺率（轉(zhuǎn)換速率）SR （Slew Rate） 若輸入信號(hào)變化快，則運(yùn)算放大器輸出不能跟蹤其變化。SR表示這種跟蹤性能的

4、參數(shù)，每單位時(shí)間（通常為1S）內(nèi)變化的輸出電壓值，對(duì)于理想運(yùn)算放大器該值為無限大。該值越大越好，但一般來說，該值大的運(yùn)算放大器，其他特性較差。 已知最大輸出電壓Vom，在不失真情況下信號(hào)的最高頻率13輸入失調(diào)電壓VIO 若將運(yùn)算放大器的兩個(gè)輸入端接地，則理想運(yùn)算放大器的輸出為零，但對(duì)于實(shí)際運(yùn)算放大器其輸出不為零，將輸出換算到輸入的電壓值為輸入失調(diào)電壓，一般為幾mV。 14輸入偏置電流IIB 運(yùn)算放大器兩個(gè)輸入端流進(jìn)或流出直流電流的平均值。其值越小越好，較大時(shí)輸入端接的電阻值會(huì)受到限制。15輸入失調(diào)電流IIO 運(yùn)算放大器兩個(gè)輸入端輸入偏置電流之差的絕對(duì)值。溫度變化會(huì)引起漂移，對(duì)于雙極性輸入運(yùn)算放

5、大器，這種溫漂為數(shù)十pA/攝氏度，該值也是越小越好。161.4 常用運(yùn)算放大器 通用型運(yùn)算放大器 通用型運(yùn)算放大器以通用為目的而設(shè)計(jì)的。這類器件的主要特點(diǎn)是價(jià)格低廉、產(chǎn)品量大面廣，其性能指標(biāo)能適合于大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)合使用。 常用的通用型運(yùn)算放大器：uA741（單運(yùn)放）、LM358（雙運(yùn)放）、LM324（四運(yùn)放）、LF356。17 高阻型運(yùn)算放大器 這類集成運(yùn)算放大器的特點(diǎn)是差模輸入阻抗非常高，輸入偏置電流非常小，為幾pA到幾十pA。實(shí)現(xiàn)這些指標(biāo)的主要措施是用場(chǎng)效應(yīng)管組成運(yùn)算放大器的差分輸入級(jí)，場(chǎng)效應(yīng)管輸入阻抗高，輸入偏置電流低，而且具有高速、寬帶和低噪聲等優(yōu)點(diǎn)，但輸入失調(diào)電壓較大。 常用的高阻型運(yùn)

6、算放大器有LF356、LF355、LF347（四運(yùn)放）及更高輸入阻抗的CA3130、CA3140等。18 高精度運(yùn)算放大器 在精密儀器、弱信號(hào)檢測(cè)等自動(dòng)控制儀表中，總是希望運(yùn)算放大器的失調(diào)電壓要小且不隨溫度的變化而變化。高精度低溫漂型運(yùn)算放大器是為此而設(shè)計(jì)的。 目前常用的高精度、低溫漂運(yùn)算放大器有OP-07、OP-27、AD509及由MOSFET組成的斬波穩(wěn)零型低漂移器件ICL7650等。19 高速運(yùn)算放大器 在快速A/D和D/A轉(zhuǎn)換器、視頻放大器中，集成運(yùn)算放大器的轉(zhuǎn)換速率要高，單位增益帶寬要足夠大，通用型集成運(yùn)放是不能適合于高速應(yīng)用的場(chǎng)合的。高速型運(yùn)算放大器主要特點(diǎn)是具有高的轉(zhuǎn)換速率和寬的

7、頻率響應(yīng)。 高速運(yùn)算放大器有LM318、uA715等，其SR=5070V/us，BW=20MHz。20CA3130高輸入阻抗運(yùn)算放大器 CA3140高輸入阻抗運(yùn)算放大器CD4573四可編程運(yùn)算放大器 ICL7650斬波穩(wěn)零放大器LF347帶寬四運(yùn)算放大器KA347 LF351BI-FET單運(yùn)算放大器 LF353BI-FET雙運(yùn)算放大器 LF356BI-FET單運(yùn)算放大器 LF357BI-FET單運(yùn)算放大器 LF398采樣保持放大器 LF411BI-FET單運(yùn)算放大器 LF412BI-FET雙運(yùn)放大器 21LM124低功耗四運(yùn)算放大器(軍用檔) LM1458雙運(yùn)算放大器 LM148四運(yùn)算放大器

8、LM224J低功耗四運(yùn)算放大器(工業(yè)檔) LM2902四運(yùn)算放大器 LM2904雙運(yùn)放大器 LM301運(yùn)算放大器 LM308運(yùn)算放大器 LM308H運(yùn)算放大器（金屬封裝） LM318高速運(yùn)算放大器 LM324四運(yùn)算放大器HA17324, LM348四運(yùn)算放大器 LM358 通用型雙運(yùn)算放大器HA17358 22LM380音頻功率放大器NSDATA LM386-1 音頻放大器NJM386D,UTC386 LM386-3音頻放大器 LM386-4音頻放大器 LM3886音頻大功率放大器 LM3900四運(yùn)算放大器LM725高精度運(yùn)算放大器 LM733帶寬運(yùn)算放大器LM741 通用型運(yùn)算放大器HA17

9、741 MC34119小功率音頻放大器NE5532高速低噪聲雙運(yùn)算放大器 NE5534高速低噪聲單運(yùn)算放大器 NE592視頻放大器23OP07-CP精密運(yùn)算放大器 OP07-DP精密運(yùn)算放大器 TBA820M小功率音頻放大器 TL061BI-FET單運(yùn)算放大器 TL062BI-FET雙運(yùn)算放大器 TL064BI-FET四運(yùn)算放大器 TL072BI-FET雙運(yùn)算放大器 TL074BI-FET四運(yùn)算放大器 TL081BI-FET單運(yùn)算放大器 TL082BI-FET雙運(yùn)算放大器 TL084BI-FET四運(yùn)算放大器 242運(yùn)算放大器應(yīng)用電路252.1 放大電路 反相放大電路反相放大電路可忽略CMRR反相放大電路輸入阻抗低26 同相放大電路CMRR會(huì)引起同相放大電路誤差增大同相放大電路輸入阻抗高27 差動(dòng)放大電路影響電路共模增益的因素：（1）運(yùn)放自身的CMRR（2）電阻引起的誤差（3）信號(hào)源內(nèi)阻引起的誤差282.2 微積分電路 積分電路運(yùn)算放大器應(yīng)選用高精度運(yùn)放電容應(yīng)選用介質(zhì)吸收小和漏電流小的電容29 微分電路運(yùn)算放大器應(yīng)選用高精度運(yùn)放電容應(yīng)選用介質(zhì)吸收小和漏電流小的電容302.3 恒流電路 恒流電路31 2.4 電壓電流轉(zhuǎn)換電路 基本轉(zhuǎn)換電路32 實(shí)用轉(zhuǎn)換電路