集成運算放大器原理和運用課件

集成運算放大器原理和應(yīng)用

基本原理和一般應(yīng)用集成運算放大器原理和應(yīng)用

基本原理和一般應(yīng)用課程大綱一.基本原理和主要性能指標二.運算放大器分析方法

三、運算放大器的應(yīng)用

四、運算放大器應(yīng)用時應(yīng)注意的問題五.實例分析課程大綱一.基本原理和主要性能指標二.運算放大器分析方法三一、基本原理和主要性能指標

1、概念2、運算放大器基本組成和原理3、主要性能指標一、基本原理和主要性能指標

1、概念一、基本原理和主要性能指標

1

概念

因為早期運放主要用于放大和模擬運算（加法、減法、乘法、除法、積分、微分等），所以取名運算放大器。

現(xiàn)在—還用于信號處理、信號變換、信號產(chǎn)生等方面，在各種電子設(shè)備中被廣泛應(yīng)用。在測量、控制電路中有十分重要的地位。一、基本原理和主要性能指標

1概念因為早2、運算放大器基本組成和原理-組成一、基本原理和主要性能指標

運算放大器輸入級：采用恒流源的差動放大電路，工作在小電流狀態(tài)，輸入阻抗高。中間級：一般采用恒流源的共發(fā)射極放大電路，放大倍數(shù)在幾千倍以上，是運算放大器的主要增益部分。輸出級：有較大的電壓輸出幅度，較高的輸出功率、較小的輸出電阻，一般設(shè)有過載保護。偏置電路：為各級提供合適的靜態(tài)工作點，作為有源負載提高電壓增益。2、運算放大器基本組成和原理-組成一、基本原理和主要性能指標一、基本原理和主要性能指標2、運算放大器基本原理和組成-原理一、基本原理和主要性能指標2、運算放大器基本原理和組成-原理一、基本原理和主要性能指標3.主要性能指標（1）輸入失調(diào)（偏移）電壓Vio

一般在1~10Mv,指為了保證輸出為零，在輸入端加的補償電壓，溫度影響較大。（2）輸入失調(diào)（偏移）電流Iio

輸入信號為零時，兩輸入端靜態(tài)電流之差，溫度影響較大。（3）輸入偏置電流IIB

輸入信號為零時，兩輸入端靜態(tài)電流的平均值，溫度有一定影響。（4）差模增益（放大倍數(shù)）Avd

指運算放大器在開環(huán)狀態(tài)時的差模放大倍數(shù)。（5）轉(zhuǎn)換速率SR

運算放大器在單位增益和額定輸出電壓下，輸出電壓的最大變化率dv/dt。一、基本原理和主要性能指標3.主要性能指標（1）輸入失調(diào)（一、基本原理和主要性能指標3.主要性能指標（6）共模印制比KCMR(CMR)

差模放大倍數(shù)與共模放大倍數(shù)之比。（7）最大共模輸入電壓VicM

運算放大器在線性工作工作范圍內(nèi)所能承受的最大共模輸入電壓。（8）最大差模輸入電壓VidM

運算放大器兩輸入端之間所能承受的最大電壓。（9）-3dB帶寬fH和單位增益帶寬fcfH是指當Ao下降到3dB所對應(yīng)的信號頻率；fc是指Ao下降到0dB所對應(yīng)的信號頻率。注意與GBP區(qū)別開來。（10）差模輸入電阻和輸出電阻差模輸入電阻是指兩輸入端之間動態(tài)電阻；輸出電阻指運算放大器在環(huán)狀態(tài)下輸出端對地電阻。一、基本原理和主要性能指標3.主要性能指標（6）共模印制比一、基本原理和主要性能指標3.主要性能指標-例子一、基本原理和主要性能指標3.主要性能指標-例子一、基本原理和主要性能指標3.主要性能指標-例子一、基本原理和主要性能指標3.主要性能指標-例子二.運算放大器分析方法1、分析運算放大器的基本法則：虛短、虛斷、虛地。2、典型運算放大電路同相輸入比例放大電路跟隨電路反相輸入比例放大電路積分電路微分電路加法電路減法電路二.運算放大器分析方法1、分析運算放大器的基本法則：虛短、虛2、典型運算放大電路同相輸入比例放大電路2、典型運算放大電路同相輸入比例放大電路跟隨電路

2、典型運算放大電路跟隨電路

2、典型運算放大電路反相輸入比例放大電路2、典型運算放大電路反相輸入比例放大電路2、典型運算放大電路2、典型運算放大電路積分電路2、典型運算放大電路積分電路微分電路2、典型運算放大電路微分電路2、典型運算放大電路加法電路2、典型運算放大電路加法電路2、典型運算放大電路減法電路2、典型運算放大電路減法電路2、典型運算放大電路1、在測量方面的應(yīng)用2、在信號處理方面的應(yīng)用三、運算放大器的基本應(yīng)用1、在測量方面的應(yīng)用三、運算放大器的基本應(yīng)用1、在測量方面的應(yīng)用利用運算放大器測量電壓、電流等:可以與指針表做成：●直流電流測量電路●支流電壓測量電路●交流電流測量電路、●交流電壓測量電路1、在測量方面的應(yīng)用利用運算放大器測量電壓、電1、在測量方面的應(yīng)用直流電流測量電路1、在測量方面的應(yīng)用直流電流測量電路（1）有源濾波器（2）采樣保持電路（3）電壓比較電路（4）波形產(chǎn)生電路（5）比例-積分-微分（PID）調(diào)節(jié)器2、在信號處理方面的應(yīng)用（1）有源濾波器2、在信號處理方面的應(yīng)用(1)有源濾波器2、在信號處理方面的應(yīng)用◆一階有源低通濾波器：過濾高頻信號◆一階有源高通濾波器：過濾低頻信號◆二階有源帶通濾波器：過濾低頻高頻和信號◆二階有源帶阻濾波器：過濾中頻信號(1)有源濾波器2、在信號處理方面的應(yīng)用◆一階(1)有源濾波器濾波-幅頻特性圖2、在信號處理方面的應(yīng)用(1)有源濾波器濾波-幅頻特性圖2、在信號處理方面的應(yīng)用2、在信號處理方面的應(yīng)用(1)有源濾波器-一階有源低通濾波器2、在信號處理方面的應(yīng)用(1)有源濾波器-一階有源低通濾波器2、在信號處理方面的應(yīng)用(1)有源濾波器-一階有源高通濾波器2、在信號處理方面的應(yīng)用(1)有源濾波器-一階有源高通濾2、在信號處理方面的應(yīng)用(1)有源濾波器-二階有源帶通濾波器2、在信號處理方面的應(yīng)用(1)有源濾波器-二階有源帶通濾2、在信號處理方面的應(yīng)用(1)有源濾波器-二階有源帶阻濾波器2、在信號處理方面的應(yīng)用(1)有源濾波器-二階有源帶阻濾2、在信號處理方面的應(yīng)用（2）采樣保持電路缺少控制開關(guān)2、在信號處理方面的應(yīng)用（2）采樣保持電路缺少控制開關(guān)2、在信號處理方面的應(yīng)用（3）電壓比較電路▼用于比較電路的運放叫比較器；▼性能要求：鑒別準確，反應(yīng)靈敏，動作迅速，抗干擾能力強，有一定的保護措施，防止過壓（輸入）或過流。對SR、Vin、Vio等要求嚴格；▼常用的是遲滯（滯回）比較器。2、在信號處理方面的應(yīng)用（3）電壓比較電路▼用于比較電路2、在信號處理方面的應(yīng)用（3）電壓比較電路-滯回電壓比較電路

2、在信號處理方面的應(yīng)用（3）電壓比較電路-滯回電壓比2、在信號處理方面的應(yīng)用（4）波形產(chǎn)生電路●鋸齒波發(fā)生電路●三角波發(fā)生電路●正弦波發(fā)生電路●方波發(fā)生電路●壓空振蕩發(fā)生電路2、在信號處理方面的應(yīng)用（4）波形產(chǎn)生電路●鋸齒波發(fā)生2、在信號處理方面的應(yīng)用（4）波形產(chǎn)生電路-方波發(fā)生電路2、在信號處理方面的應(yīng)用（4）波形產(chǎn)生電路-方波發(fā)生電2、在信號處理方面的應(yīng)用（5）比例-積分-微分（PID）調(diào)節(jié)器2、在信號處理方面的應(yīng)用（5）比例-積分-微分（PID）調(diào)1、運算放大器的選擇2、運算放大器的保護措施3、抑制干擾和噪聲4、其他注意事項四、運算放大器應(yīng)用時應(yīng)注意的問題四、運算放大器應(yīng)用時應(yīng)注意的問題1、運算放大器的選擇☆運算放大器的主要技術(shù)要求：高放大倍數(shù)、高輸入阻抗、低漂移、低功耗、高速、高壓、精密、大功率、電壓比較；☆實際的運放不可能都具備上面的技術(shù)指標，☆根據(jù)這些指標，運放分為不同類型：高輸入阻抗型、低漂移型、低功耗型、高速型、高壓型、大功率型、電壓比較型;☆根據(jù)實際應(yīng)用選折具有相應(yīng)指標的運放類型。1、運算放大器的選擇☆運算放大器的主要技術(shù)要求：1、運算放大器的選擇高輸入電阻型

高輸入電阻型可以減輕信號源的負擔，常用于測量設(shè)備的首級與傳感器匹配，利于發(fā)揮傳感器的靈敏度。也用于信號處理電路，信號保持電路，信號濾波電路和模擬調(diào)節(jié)電路。1、運算放大器的選擇高輸入電阻型高輸入電阻型可以低漂移型1、運算放大器的選擇

低漂移型的輸入、輸出值隨溫度、時間有極微小的變化，經(jīng)常用于精密檢測，因為精密檢測采集的信號一般很小，常常是微伏數(shù)量級，如果漂移過大，就會帶來很大的誤差。低漂移型1、運算放大器的選擇低漂移型的輸入、輸出高速型1、運算放大器的選擇

高速型響應(yīng)速度SR快，一般用于快速模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)/模轉(zhuǎn)換器、有源濾波器、精密比較器、采樣-保持電路；設(shè)備示波器、視頻放大器等設(shè)備用該類型。高速型1、運算放大器的選擇高速型響應(yīng)速度SR快，低功耗型1、運算放大器的選擇

低功耗型運放電源消耗小，常用于供電不便的檢測儀表，如：遙測、遙感設(shè)備、便捷式儀器等低功耗型1、運算放大器的選擇低功耗型運放電源消大功率型1、運算放大器的選擇

大功率型運放主要用于輸出功率大的場合，可以達到幾安的輸出電流，比如說用于功放、驅(qū)動IC等。大功率型1、運算放大器的選擇大功率型運放主要電壓比較型1、運算放大器的選擇

電壓比較型主要用于電壓比較器，要求輸出對輸入的響應(yīng)時間小;一般輸入電壓不能太大。電壓比較型1、運算放大器的選擇電壓比較型主要用于2、運算放大器的保護措施★電源保護：注意電源的范圍和極性，可用二極管預(yù)防電源極性接反和靜電。★輸入保護：輸入端電壓不能過大，電流不能太大。一般可加二極管或穩(wěn)壓管限制輸入電壓?！镙敵霰Ｗo：防止輸出過電流、輸出對地短路、輸出與其他高電壓接觸，可以用電阻防止過電流，用穩(wěn)壓管來嵌位高電壓。2、運算放大器的保護措施★電源保護：3、抑制干擾和噪聲抑制干擾：▽布板時調(diào)整好運放位置，遠離干擾源；▽注意信號線的走向，走雙絞線，不要走干擾環(huán)；▽有大的干擾源要屏蔽；▽使用濾波電路-電源濾波和信號濾波。噪聲抑制：遠離開關(guān)功率元件，遠離發(fā)熱器件，加濾波電路。3、抑制干擾和噪聲抑制干擾：4、其他注意事項（1）使用前要弄清楚原理、參數(shù)和封