第6章 信號放大

第六章信號放大技術（一）集成運放的輸入失調現(xiàn)象1.輸入失調現(xiàn)象對集成運放的放大精度有重要影響，相關的參數(shù)有輸入失調電壓、輸入失調電流和共模抑制比CMRR。2.輸入失調現(xiàn)象與集成運放輸入級差分放大電路是否完全對稱或平衡密切相關。當輸入差模信號為零，差動輸出不為零，這種現(xiàn)象就是運放的輸入失調。3.其它要求對稱的參數(shù)的失配同樣會影響差分放大電路抑制共模信號的能力，如從運放兩個輸入端看出去的信號源內阻抗（包括信號導線的阻抗）不平衡,就常常導致共模抑制性能遠遠達不到集成運放的共模抑制性能。（二）運放性能指標-輸入失調指標1.輸入失調電壓:為了糾正這種由參數(shù)不對稱所造成的非零差動輸出，可以在集成運放的兩個輸入端之間加上一個直流偏置電壓，通過調整這個電壓使得運放的輸出為零，這個直流偏置電壓就被稱為輸入失調電壓。反應該集成運放內部差分電路參數(shù)的不對稱或不平衡程度。2.輸入失調電壓溫漂:在規(guī)定的環(huán)境溫度范圍內，單位溫度變化所引起的輸入失調電壓的變化量。3.輸入失調電流:輸入信號為零時，放大器兩個輸入端偏置電流之差即為輸入失調電流。4.輸入失調電流溫漂:運算放大器在規(guī)定的溫度范圍內，單位溫度變化所引起的輸入失調電流變化量。

差模電壓增益-A0

即開環(huán)差模電壓增益：AOd=△Uo/△UI

Ao通常以dB表示：A0=20lg△Uo/△UI(dB)

理想情況Ao為無窮大,實際情況Ao為100~140dB。2.共模抑制比-CMRR

運算放大器的差模電壓增益與共模電壓增益之比，即為共模抑制比。CMRR一般用dB來表示。

CMRR=20lgUod/Uoc(dB)

理想的CMRR是無窮大的。當然，實際運放由于或多或少存在輸入失調的問題，CMRR不可能無窮大，集成運放CMRR一般在80dB-120dB，少數(shù)可達140dB。（三）運放性能指標-增益

集成運放的凈輸入電壓等于輸入電壓，為保護集成運放的輸入端，需加輸入端限幅電路。保護運放內部的晶體管，防止損壞。集成運放的凈輸入電壓最大值為±UD運放輸入級保護電路

輸出限幅電路

為適應負載對電壓幅值的要求，輸出端加限幅電路。不可缺少！UOH＝＋UZ1

UOL＝－UZ2OP07內部電路圖二、常用運算放大器二、常用運算放大器加法器電流-電壓變換器積分器差動放大電路多點接地的地電位差引起的共模分量UG

三、共模信號分析電容耦合造成共模信號靜電場耦合引起共模電壓儀表放大器儀表放大器：儀表放大器本身就是閉環(huán)的放大電路,很高的輸入阻抗，可以對差分信號的進行放大，習慣上稱這種放大器為測量放大器。集成儀表放大器都具有一定的抑制共模輸入的能力。選好、用好集成儀表放大器和集成差分放大器，需要理解最基本的三運放儀表放大器。儀用放大器結構儀用放大器的由來（1）儀用放大器的由來（2）儀用放大器的由來（3）人體脈搏信號測量電路儀用放大器的應用四、常用運算放大器及其性能特點1.通用運放典型器件：LM358（2路）,LM324（4路）LM324LM358特點：共模抑制比較高，開環(huán)增益大，驅動能力大，綜合性能比較好（1）單雙電源供電：3～30V或±1.5V~±15V（2）輸入偏置電流：20nA（3）輸入失調電流：2nA（4）直流開環(huán)增益：100dB（5）單位增益時工作頻率大于1MHZ（6）驅動電流可達10mALM358/LM324的性能特點：使用時應注意的事項：（1）信號輸入/輸出的電壓范圍，正負不對稱單電源：輸入電壓范圍-0.3V~VCC-2V；輸出低電壓5mV~高電壓VCC-1.5V雙電源：輸出-VCC~VCC-1.5V（2）單電壓供電時，虛地電壓可設在輸出擺幅的中點附近2.場效應運放特點：輸入阻抗高大，輸入偏置電流小，工作頻率高，驅動能力差，價格較高

。輸出驅動能力通常比通用運放差，用于驅動輸出時，不建議選用場效應運放圖作比較器用時CA3140與TTL邏輯的接口典型器件有TL081（1路）、TL082（2路）、TL084（4路）、CA3140/3140A（1）雙電源供電：±4V~±18V，建議不使用±15V以上輸入電壓范圍：±15V

輸出電壓范圍：電源電壓－1.5V,正負對稱（2）輸入偏置電流：極小，不超過1nA （3）工作頻率較高：單增益可達3MHZ（4）無輸出驅動時，電源電流僅1.4mATL081/082/084的性能特點：（1）單電源供電：4V~36V，也可使用雙電源輸入電壓范圍：單電源供電時，最低為負電源下0.5V（2）輸入阻抗高達1.5TΩ （3）輸入偏置電流僅為10pACA3140/3140A的性能特點：可用作電壓比較器3低噪聲低漂移運放特點：高精度、低噪聲、低漂移。多用做儀用放大器。典型器件：OP07/27/37、0P184單/284雙/484四路4寬頻帶運放典型器件：CA3140、OP27/37（8MHZ)頻率一般在幾MHz以上特點：對噪聲、溫度穩(wěn)定性等指標要求不高。應用場合：信號源的工作頻率較高5滿擺輸入、輸出運放

典型器件：OP184/284/484、

0P777單/727雙/747四路（1）在0.1~10HZ時，等效輸入噪聲電壓僅為0.4uV

（2）輸出擺幅可達電源-1mV~+1mV（3）單電源供電時，滿擺輸出，最低工作電壓可低至2.7V特點：輸入、輸出信號的幅度可以接近甚至達到電源電壓，節(jié)能，可工作于低電壓。0P777單/727雙/747四路的特性6高輸入阻抗集成運放該類運放的輸入阻抗一般為107~1012MΩ。兼有高速、寬帶，低失調電流、低諧波失真及低噪聲等特點。廣泛用于高速積分、快速D/A、采樣/保持電路及一般放大器中。常用的高輸入阻抗運放有：LF347、

LF356、CA3140、DG3140等許多型號，各公司產品的型號也不一樣。圖LF347的引腳功能

在運放構成的電壓比較器中，理想運放的

性質不再成立。A．開環(huán)增益無窮大B．