集成運算放大器應(yīng)用電路設(shè)計

1、集成運算放大器應(yīng)用電路設(shè)計第1頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四第4章 集成運算放大器應(yīng)用電路設(shè)計 4.1 分立元器件放大電路設(shè)計 4.2 集成運算放大器應(yīng)用電路設(shè)計 4.3 有源濾波電路設(shè)計 4.4 信號產(chǎn)生電路 4.5 變換電路第2頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四4.1 分立元器件放大電路設(shè)計第3頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四4.1.1 晶體管放大電路設(shè)計 5-15-2RL（4-1）（4-2）第4頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四圖4-1 共射放大電路第5頁，共129頁，2022年

2、，5月20日，14點35分，星期四圖4-2 共集電極放大電路第6頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四4-34-1（4-3）（4-4）（4-5）第7頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四圖4-3 交直流負載線第8頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四（4-6）（4-7）（4-8）（4-7（4-6）第9頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四第10頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四44第11頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四第12頁，共129頁，2022年，5

3、月20日，14點35分，星期四第13頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四第14頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四第15頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四4.1.2 場效應(yīng)管放大電路設(shè)計 第16頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四4.1.2 場效應(yīng)管放大電路設(shè)計 4-44-4第17頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四4.1.2 場效應(yīng)管放大電路設(shè)計 第18頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四4.1.2 場效應(yīng)管放大電路設(shè)計 圖4-4 場效應(yīng)管放大電路

4、第19頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四4.1.2 場效應(yīng)管放大電路設(shè)計 4-4第20頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四4.1.2 場效應(yīng)管放大電路設(shè)計 4-4第21頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四4.1.2 場效應(yīng)管放大電路設(shè)計 第22頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四4.2 集成運算放大器應(yīng)用電路設(shè)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(shè)計 4.2.3 交流電壓放大電路設(shè)計 4.2.4 前置放大電路設(shè)計 4.2.5 差動放大電路設(shè)計 4.2.6 隔離放大器

5、 4.2.7 采樣保持放大電路設(shè)計第23頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四4.2.1 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(shù)是按普通用途設(shè)定的，各方面性能都較差，價格低廉。 典型型號：A 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，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四 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。

6、 3. 低噪聲型運算放大器 也屬于精密型運算放大器，器件產(chǎn)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，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四 4. 高速型運算放大器 轉(zhuǎn)換速率高，頻率響應(yīng)寬。 典型型號：LM318、 A 715、TLE2037/2237 、TLV2362、TLE2141/2142/2144、TLLE20171、TLE2072/2074、TLC4501等。 常用于快速A/D和D/A轉(zhuǎn)換器、視頻放大器中。 5. 低電壓、低功率型運算放大器 低電

7、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，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四 6. 高阻型運算放大器 差模輸入阻抗非常高，達1091012。 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(diào)電壓、失調(diào)電流、溫漂及噪聲都很小。 典型型號：OP-07、OP-27、AD508等。

8、常用于精密儀器、弱信號檢測等自動控制儀表中。第27頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四 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、 A 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(diào)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(xué)工程檢測等領(lǐng)域。第28頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四4.2.2 集成運算放大器主要參數(shù) （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

9、號 第29頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四圖4-6 運放的新國標符號 第30頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四 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，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四 3. 理想運放的參數(shù)第32頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四 4. 集成運放的線性應(yīng)用第33頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四 5. 集成運放的非線性應(yīng)用第34頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四4.2.4 集成運放的選用原則

10、 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(yīng)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(nèi)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(lǐng)域。第35頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四 （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。

11、 （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，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四4.2.5 使用集成運放注意事項 （1）電源供給方式 對稱雙電源供電方式。 單電源供電方式。 （2）調(diào)零問題 由于運放輸入失調(diào)電壓和失調(diào)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(diào)電壓和失調(diào)電流造成的誤差進行補償，即運放調(diào)零。第37頁，共129頁，2022年，5月20日

12、，14點35分，星期四 調(diào)零方法：內(nèi)部調(diào)零、外部調(diào)零。圖4-8 運放調(diào)零方法 第38頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四 （3）自激振蕩問題 運放是一個高放大倍數(shù)的多級放大器，在深度負反饋條件下，容易產(chǎn)生自激振蕩。為此，需要加入一定的頻率補償網(wǎng)絡(luò)，消除自激振蕩。 圖4-9 運放自激消除方法 C：消除自激振蕩。C1C4：退耦電容，消除電源內(nèi)阻造成低頻、高頻振蕩。 低頻：10 F 高頻：0.01F 0.1 F第39頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四（4）保護問題 第40頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四4.2.2 簡單電壓

13、放大電路設(shè)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(shè)計電路中的相關(guān)參數(shù)。圖4-10 同相比例放大電路 第41頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四A第42頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四第43頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四4.2.3 交流電壓放大電路設(shè)計1、雙電源交流電壓放大電路設(shè)計4-11第44頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四圖4-11 交流電壓放大電路 1第45頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四4-11第

14、46頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四2、單電源交流電壓放大電路設(shè)計4-124-12第47頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四圖4-12 單電源供電反相交流電壓放大電路 第48頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四圖4-13 單電源供電同相交流電壓放大電路 第49頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四4-13第50頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四4.2.4 前置放大電路設(shè)計 4-14第51頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四4.2.4 前置放大電路設(shè)

15、計 圖4-14 兩級NE5532N前置放大電路圖 第52頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四第53頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四4.2.5 差動放大電路設(shè)計圖4-15 差動放大電路 4-15第54頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四4-16第55頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四圖4-16 弱信號檢測放大器 第56頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四4.2.6 隔離放大器 1、概述 第57頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四2、ISO130隔離

16、放大電路設(shè)計 4-17第58頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四2、ISO130隔離放大電路設(shè)計 4-17（1）性能特點 第59頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四（2）性能特點 4-18第60頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四（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?qū)Ｓ酶綦x電源供電），輸入信號范圍為05V。輸出端最好接到下一級雙端輸入電路上。 第61頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四（3）使用注意事項 第62頁，共

17、129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四（4）使用注意事項 4-20第63頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四78L05FFFF第64頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四4.2.7 采樣保持放大電路設(shè)計1、SHC5320高速雙極性采樣/保持器 （1）性能特點第65頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四（2）內(nèi)部結(jié)構(gòu)與引腳說明4-214-22第66頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四（3）失調(diào)電壓調(diào)整4-244-244-244-244-24（4）典型接法 圖4-23是失調(diào)電壓調(diào)整電路。10

18、k電位器接在3、4腳與負電源之間，通過調(diào)整可改變失調(diào)輸出。圖4-23 失調(diào)電壓調(diào)整電路第67頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四21第68頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四1221第69頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四4.3 有源濾波電路設(shè)計4.3.1 濾波器分類1、無源濾波器4-254-26第70頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四4-264-25第71頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四2、有源濾波器第72頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四

19、各種濾波電路幅頻特性如圖4-27所示。4-27第73頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四（1）低通濾波器（LPF）（4-9）（4-10）第74頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四（2）高通濾波器（HPF）（4-11）（4-12）4-27（b）第75頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四（3）帶通濾波器（BPF）（4-13）（4-15）（4-14）第76頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四（4-16）（4）帶阻濾波器（BEF）（5）全通濾波器（4-17）第77頁，共129頁，2022年，5月20日，14

20、點35分，星期四4.3.2 有源濾波器設(shè)計原理1、巴特沃斯濾波器（4-18）4-1第78頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四4-1第79頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四（4-19）（4-20）（4-21）4-21第80頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四（4-22）（4-23）（4-24）（4-25）4-21第81頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四4-12、切比雪夫濾波器第82頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四（4-26）（4-27）（4-28）（4-29）第83頁，

21、共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四3、貝塞爾濾波器第84頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四4、有源濾波器設(shè)計步驟4-1第85頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四4.3.3 有源濾波器設(shè)計實例1、低通濾波器設(shè)計4-28（4-10）（4-30）（1）壓控電壓源（VCVS）低通濾波器第86頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四4-28第87頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四4-284-204-1第88頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四（2）二階無限增益多路

22、反饋（MFB）低通濾波器4-29（4-31）第89頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四4-29第90頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四（4-32）第91頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四（3）反饋式超低頻低通濾波器4-304第92頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四4-30第93頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四44-34第94頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四2、高通濾波器設(shè)計（1）二階壓控電壓源高通濾波器4-31（4-35）（4-36）4-

23、314-354-36第95頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四4-31第96頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四（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，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四4-32第98頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四3、帶通濾波器設(shè)計（1）二階壓控電壓源帶通濾波器4-33（4-39）4-33第99頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四4-33第100頁，共129頁，2022年，5月20日，14點3

24、5分，星期四（2）無限增益多路負反饋二階帶通濾波器（4-40）4-34第101頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四4-34第102頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四（4-41）（4-42）（4-43）第103頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四4、帶阻濾波器設(shè)計（1）雙T帶阻濾波器電路4-35（4-44）第104頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四4-35第105頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四（2）無限增益多路負反饋二階帶阻濾波器（4-45）4-36第106頁，共12

25、9頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四4-36第107頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四（3）由帶通變換到帶阻的方法4-374-374-38第108頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四4-374-38第109頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四5、多功能有源濾波器4-39第110頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四4-39第111頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四4.4 信號產(chǎn)生電路第112頁，共129頁，2022年，5月20日，14點35分，星期四4.4.1 矩形波產(chǎn)生電路 1、工作原理4-404-41（4-46）（4-47）第113頁，共129頁，2022年