集成運算放大器應用電路設計

集成運算放大器應用電路設計第1頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月第4章集成運算放大器應用電路設計

4.1分立元器件放大電路設計

4.2集成運算放大器應用電路設計

4.3有源濾波電路設計4.4信號產生電路4.5變換電路第2頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月4.1分立元器件放大電路設計第3頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月4.1.1晶體管放大電路設計

5-15-2RL（4-1）（4-2）第4頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月圖4-1共射放大電路第5頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月圖4-2共集電極放大電路第6頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月4-34-1（4-3）（4-4）（4-5）第7頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月圖4-3交直流負載線第8頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月（4-6）（4-7）（4-8）（4-7（4-6）第9頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月第10頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月44第11頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月第12頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月第13頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月第14頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月第15頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月4.1.2場效應管放大電路設計

第16頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月4.1.2場效應管放大電路設計

4-44-4第17頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月4.1.2場效應管放大電路設計

第18頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月4.1.2場效應管放大電路設計

圖4-4場效應管放大電路第19頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月4.1.2場效應管放大電路設計

4-4第20頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月4.1.2場效應管放大電路設計

4-4第21頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月4.1.2場效應管放大電路設計

第22頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月4.2集成運算放大器應用電路設計

4.2.1集成運算放大器基本知識

4.2.2簡單電壓放大電路設計4.2.3交流電壓放大電路設計4.2.4前置放大電路設計4.2.5差動放大電路設計4.2.6隔離放大器4.2.7采樣保持放大電路設計第23頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月4.2.1集成運算放大器基本知識一.常用運算放大器類型

1.通用型運算放大器參數是按普通用途設定的，各方面性能都較差，價格低廉。典型型號：μA

741（單）、LM358（雙）、LM324（四）、LF356等。常用于對速度和精度要求不高的場合。第24頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月

2.精密型運算放大器精確度高。典型型號：TLC4501/4502

、TLE2027/2037、TLE2022、TLC2201、TLC2254等。常用于需要精確測量的場合。

3.低噪聲型運算放大器也屬于精密型運算放大器，器件產生的噪聲低。典型型號：TLE2027/2037、TLE2227/2237、TLC2201、TLV2262/2362等。常用于精確測量、低噪聲的場合。第25頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月

4.高速型運算放大器轉換速率高，頻率響應寬。典型型號：LM318、μA

715、TLE2037/2237、TLV2362、TLE2141/2142/2144、TLLE20171、TLE2072/2074、TLC4501等。常用于快速A/D和D/A轉換器、視頻放大器中。

5.低電壓、低功率型運算放大器低電壓供電、低功率消耗。典型型號：TLV2211、TLV2262、TLV2264、TLE2021、TLC2254、TLV2442、TLV2341等。常用于便攜式儀器，3V（或1.5V）的供電系統(tǒng)。第26頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月

6.高阻型運算放大器差模輸入阻抗非常高，達109～1012Ω。典型型號：LF356/355/347、CF355/356/357、CA3130/3140等。常用于高輸入阻抗的儀器儀表中。

7.低溫漂型運算放大器增益、共模抑制比都很高，輸入失調電壓、失調電流、溫漂及噪聲都很小。典型型號：OP-07、OP-27、AD508等。常用于精密儀器、弱信號檢測等自動控制儀表中。第27頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月

8.高壓大功率型運算放大器高電壓供電、大電流輸出。典型型號：D41、μA

791。常用于高電壓供電、大電流輸出的場合。

9.低溫漂型運算放大器超低失調電壓，超低漂移，高增益，高輸入阻抗。典型型號：ICL7650。常用于直流和超低頻系統(tǒng)中，如電橋信號放大、測量放大、生物醫(yī)學工程檢測等領域。第28頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月4.2.2集成運算放大器主要參數（略）

1.理想運算放大器符號4.2.3理想集成運算放大器圖4-5運放的符號第29頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月圖4-6運放的新國標符號第30頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月

2.運算放大器電壓傳輸特性圖4-7運放電壓傳輸特性

4-7第31頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月

3.理想運放的參數第32頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月

4.集成運放的線性應用第33頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月

5.集成運放的非線性應用第34頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月4.2.4集成運放的選用原則一般來講，選擇元器件的原則是在滿足所有電氣特性的前提條件下，盡可能選擇價格低廉、市場供應貨源充足的元器件，即選用性能價格比高、通用性強的元器件。

（1）如果沒有特殊要求，一般選用通用型運放。這類元器件直流性能較好，種類較多，價格低廉。

（2）如果信號源的內阻很大，選用高輸入阻抗的運放。另外，采樣/保持電路、峰值檢波、積分器，生物信號放大、提取、測量放大等領域。第35頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）如果要求低噪聲、低漂移、高精度，則選用高精度、低漂移的低噪聲集成運放。如：毫伏級或更弱信號的檢測、精密模擬運算、高精度穩(wěn)壓源、高增益直流放大、自控儀表等。

（4）對于視頻信號放大、高速采樣/保持、高頻振蕩、波形發(fā)生器、鎖相環(huán)等，則選擇高速寬帶集成運放。（5）要求低功耗，選擇低功耗運放。如便攜式儀表、遙感遙測等。要求高壓輸入輸出，選擇高壓運放；需要增益控制，選擇程控運放。第36頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月4.2.5使用集成運放注意事項

（1）電源供給方式

①對稱雙電源供電方式。

②單電源供電方式。（2）調零問題由于運放輸入失調電壓和失調電流的影響，運放組成的線性電路輸入信號為零時，輸出往往不為零。為了提高精度，需要對失調電壓和失調電流造成的誤差進行補償，即運放調零。第37頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月

調零方法：內部調零、外部調零。圖4-8運放調零方法

第38頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月

（3）自激振蕩問題

運放是一個高放大倍數的多級放大器，在深度負反饋條件下，容易產生自激振蕩。為此，需要加入一定的頻率補償網絡，消除自激振蕩。

圖4-9運放自激消除方法

C：消除自激振蕩。C1～C4：退耦電容，消除電源內阻造成低頻、高頻振蕩。

低頻：10μF高頻：0.01μF～0.1μF第39頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月（4）保護問題

第40頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月4.2.2簡單電壓放大電路設計

電路如圖4-10所示，要求：直流輸入電壓Ui=0.5V，Uo=5V，誤差不超過1%，試設計電路中的相關參數。圖4-10同相比例放大電路

第41頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月μA第42頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月第43頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月4.2.3交流電壓放大電路設計1、雙電源交流電壓放大電路設計4-11第44頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月圖4-11交流電壓放大電路

1第45頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月4-11第46頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月2、單電源交流電壓放大電路設計4-124-12第47頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月圖4-12單電源供電反相交流電壓放大電路

第48頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月圖4-13單電源供電同相交流電壓放大電路

第49頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月4-13第50頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月4.2.4前置放大電路設計

4-14第51頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月4.2.4前置放大電路設計

圖4-14兩級NE5532N前置放大電路圖

第52頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月第53頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月4.2.5差動放大電路設計圖4-15差動放大電路

4-15第54頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月4-16第55頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月圖4-16弱信號檢測放大器

第56頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月4.2.6隔離放大器

1、概述

第57頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月2、ISO130隔離放大電路設計

4-17第58頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月2、ISO130隔離放大電路設計

4-17（1）性能特點

第59頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）性能特點

4-18第60頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）性能特點

4-19基本連接電路如圖4-19所示。輸入既可采用雙端也可采用單端，輸入端電源V1可由干電池供電（或專用隔離電源供電），輸入信號范圍為0～5V。輸出端最好接到下一級雙端輸入電路上。第61頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）使用注意事項

第62頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月（4）使用注意事項

4-20第63頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月78L05μFμFμFμF第64頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月4.2.7采樣保持放大電路設計1、SHC5320高速雙極性采樣/保持器

（1）性能特點第65頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）內部結構與引腳說明4-214-22第66頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）失調電壓調整4-244-244-244-244-24（4）典型接法圖4-23是失調電壓調整電路。10kΩ電位器接在3、4腳與負電源之間，通過調整可改變失調輸出。圖4-23失調電壓調整電路第67頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月21第68頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月1221第69頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月4.3有源濾波電路設計4.3.1濾波器分類1、無源濾波器4-254-26第70頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月4-264-25第71頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月2、有源濾波器第72頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月各種濾波電路幅頻特性如圖4-27所示。4-27第73頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）低通濾波器（LPF）（4-9）（4-10）第74頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）高通濾波器（HPF）（4-11）（4-12）4-27（b）第75頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）帶通濾波器（BPF）（4-13）（4-15）（4-14）第76頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月（4-16）（4）帶阻濾波器（BEF）（5）全通濾波器（4-17）第77頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月4.3.2有源濾波器設計原理1、巴特沃斯濾波器（4-18）4-1第78頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月4-1第79頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月（4-19）（4-20）（4-21）4-21第80頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月（4-22）（4-23）（4-24）（4-25）4-21第81頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月4-12、切比雪夫濾波器第82頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月（4-26）（4-27）（4-28）（4-29）第83頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月3、貝塞爾濾波器第84頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月4、有源濾波器設計步驟4-1第85頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月4.3.3有源濾波器設計實例1、低通濾波器設計4-28（4-10）（4-30）（1）壓控電壓源（VCVS）低通濾波器第86頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月4-28第87頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月4-284-204-1第88頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）二階無限增益多路反饋（MFB）低通濾波器4-29（4-31）第89頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月4-29第90頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月（4-32）第91頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）反饋式超低頻低通濾波器4-304第92頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月4-30第93頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月44-34第94頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月2、高通濾波器設計（1）二階壓控電壓源高通濾波器4-31（4-35）（4-36）4-314-354-36第95頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月4-31第96頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）二階無限增益多路負反饋高通濾波器4-32（4-37）（4-38）4-324-374-38第97頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月4-32第98頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月3、帶通濾波器設計（1）二階壓控電壓源帶通濾波器4-33（4-39）4-33第99頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月4-33第100頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）無限增益多路負反饋二階帶通濾波器（4-40）4-34第101頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月4-34第102頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月（4-41）（4-42）（4-43）第103頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月4、帶阻濾波器設計（1）雙T帶阻濾波器電路4-35（4-44）第104頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月4-35第105頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）無限增益多路負反饋二階帶阻濾波器（4-45）4-36第106頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月4-36第107頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）由帶通變換到帶阻的方法4-374-374-38第108頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月4-374-38第109頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月5、多功能有源濾波器4-39第110頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月4-39第111頁，課件共129頁，創(chuàng)作于2023年2月4.4