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一一.如何选择运算放大器的类型和型号如何选择运算放大器的类型和型号正确理解集成运算放大器的指标参数正确理解集成运算放大器的指标参数-选择运放的依据选择运放的依据影响影响“精度精度”的指标的指标1.输入失调电压输入失调电压VOS(Input offset Voltage)2.输入失调电流输入失调电流IOS(Input offset Current)4.开环增益开环增益 5.共模抑制比共模抑制比CMRR (Common Mode Rejection Ratio)6.电源抑制比电源抑制比PSRR(Power Supply Rejection Ration)影响影响“速度速度”和和“精度精度”的指标的指标7.-3dB带宽带宽BW(-3 dB Bandwidth)和单位增益带宽和单位增益带宽8.建立时间建立时间10 总谐波失真加噪声总谐波失真加噪声(THD+N)(Total Harmonic Distortion Plus Noise)9.压摆率压摆率SR(Slew Rate)3.输入偏置电流输入偏置电流IB（Input Bias Current）电压反馈运算放大器及电流反馈运算放大器电压反馈运算放大器及电流反馈运算放大器电压反馈运算放大器VFA（Voltage Feedback Operatioval Amplifier）电流反馈运算放大器CFA（Carrent Fecdback Operatioual Amplifier）电压模运放（Voltage Mode op Amp，电流模运放（Carrent Mode op Amp）电流反馈运算放大器的原理及特点电流反馈运算放大器的原理及特点电流反馈运算放大器具有高速、宽带特性，压摆率SR，带宽可达 而且，在一定条件下，具有与闭环增益无关的近似恒定带宽。具有与闭环增益无关的近似恒定带宽。由于其优越的宽带特性，在视频处理系统、同轴电缆驱动放大器等领域得到广泛应用。；看出,RF越小,频带越宽。但是另一方面,RF越小,稳定性越差。所以RF不能无限制地小,一般要大于200。为此,电流模运放接成跟随器时RF不能为零。“轨对轨轨对轨”（Rail to Rail）运算放大器）运算放大器双电源运放和单电源运放双电源运放和单电源运放高精度、低噪声、低漂移集成运算放大器高精度、低噪声、低漂移集成运算放大器例例2.1集成运算放大器的符号、模型和电压传输特性集成运算放大器的符号、模型和电压传输特性二二.集成运算放大器集成运算放大器及其基本应用及其基本应用同相输入端的输入信号与输出信号相位相同；同相输入端的输入信号与输出信号相位相同；反相输入端的输入信号与输出信号相位相反。反相输入端的输入信号与输出信号相位相反。2.1.1集成运算放大器的符号集成运算放大器的符号2.1.2集成运算放大器的模型集成运算放大器的模型uid=ui+-ui-：差模输入电压；差模输入电压；Auo：集集成成运运放放的的开开环环电电压压放放大大倍数；倍数；Ri：集成运放的输入电阻；：集成运放的输入电阻；Ro：集成运放的输出电阻。：集成运放的输出电阻。Ri Ro0Auo Ii+=Ii-0理想化理想化条件理想化条件“虚虚断断路路”2.1.3集成运算放大器的电压传输特性集成运算放大器的电压传输特性线性放大区：线性放大区：uo=Auo(ui+-ui-)=Auouid“虚短路虚短路”：Auo uid 0限限幅幅区区：uo=UCC 或或 UEE，uid 可可以以较较大大，不不再再“虚虚短短路路”。反相电压传输特性反相电压传输特性2.2扩展线性放大范围扩展线性放大范围引入深度负反馈引入深度负反馈反相输入组态反相输入组态负负反反馈馈将将反反馈馈信信号号引引向向反反相相输输入入端端，使使反反馈馈信信号号抵抵消消部部分分输输入入信信号号，保保证证在在输输入入信信号号较较大大时时，uid仍仍然然很很小小，在在“虚虚短短路路”范范围围内，从而集成运算放大器工作在线性放大区。内，从而集成运算放大器工作在线性放大区。同相输入组态同相输入组态可以保证运放工作在线性区可以保证运放工作在线性区集成运算放大器用于集成运算放大器用于“运算运算”的电路举例的电路举例（1 1）比例运算）比例运算反相比例放大器反相比例放大器 同相比例放大器同相比例放大器 电压跟随器电压跟随器（2 2）加、减运算）加、减运算反相加法器反相加法器 同相加法器同相加法器 相减器相减器 若若R1=R2=R3=RR1=R2=R3=R,若若R1=R2R1=R2 若若 相减器相减器应用应用:1.实现减法运算;2.实现电平移位;3.抑制共模干扰;4.检测和监视电流;5.配合桥式传感器 检测各种非电 物理量信号.利用相减器电路可以构成利用相减器电路可以构成“称重放大器称重放大器”。试问，输出电压试问，输出电压 uo 与重量与重量(体现在体现在 Rx 变化上变化上)有何关系。有何关系。仪表放大器仪表放大器(3)积分、微分运算积分、微分运算 微分电路微分电路 反相积分器反相积分器 差分积分器差分积分器(4)(4)对数、反对数运算对数、反对数运算 对数运算电路对数运算电路 反对数运算电路反对数运算电路 电压一电流变换电压一电流变换(V/I)和电流一电压变换和电流一电压变换(I/V)电压一电流变换电压一电流变换(V/I)负载电流负载电流 与负载与负载 无关，而与输入信号无关，而与输入信号 成正比成正比电流一电压变换电流一电压变换I/V精密直流电压测量电路精密直流电压测量电路二二.有源有源RC滤波器滤波器 理想滤波器特性理想滤波器特性低通低通高通高通带通带通带阻带阻全通全通 理想理想低通低通滤波器特性及其滤波器特性及其“逼近逼近”勃特沃斯滤波器勃特沃斯滤波器切比雪夫滤波器切比雪夫滤波器贝塞尔滤波器贝塞尔滤波器(线性相移线性相移)椭园滤波器椭园滤波器二阶低通二阶低通二阶高通二阶高通二阶带通二阶带通二阶带阻二阶带阻二阶全通二阶全通 常用的一阶、二阶有源滤波器常用的一阶、二阶有源滤波器1.一阶有源一阶有源RC滤波器滤波器2.运放作为有限增益放大器的二阶有源滤波器运放作为有限增益放大器的二阶有源滤波器二阶低通滤波器二阶低通滤波器3，运放作为无限增益放大器的多重反馈有源滤波器，运放作为无限增益放大器的多重反馈有源滤波器二阶带通滤波器二阶带通滤波器双双T网络带阻滤波器网络带阻滤波器用带通和相加器构成的陷波器用带通和相加器构成的陷波器5.全通滤波器一一移相器全通滤波器一一移相器6.状态变量滤波器一一多功能滤波器状态变量滤波器一一多功能滤波器高通高通带通带通低通低通状态变量滤波器由积分器与相加器状态变量滤波器由积分器与相加器(相减器相减器)组成组成参考电路参考电路高通高通带通带通低通低通带阻带阻参考电路参考电路的计算机仿真的计算机仿真1.程控滤波器举例程控滤波器举例命题命题1.采用状态变量滤波器实现高通采用状态变量滤波器实现高通-带通带通-低通低通2.采用带通与相加器实现带阻采用带通与相加器实现带阻3.采用带阻与低通组合实现高通采用带阻与低通组合实现高通 TLC7528的引脚图与内部结构简图DACADACBLHXXLLHXLLXH写状态保持保持保持保持写状态保持保持那么参考端（REF）与第一输出端（OUT1）之间的等效电阻为集成通用滤波器芯片举例集成通用滤波器芯片举例-UAF42电源:+-618VSR:10V/usBWG=4MHZ研究、设计项目（研究、设计项目（2）：）：2.波形产生、分解与合成波形产生、分解与合成波形产生波形产生,分解与合成分解与合成滤波器的软件设计滤波器的软件设计高阶有源滤波器可以用二阶和一阶级联，因为运放输出电阻很小，高阶有源滤波器可以用二阶和一阶级联，因为运放输出电阻很小，前后级影响小，总传递函数可由各级传递函数直接相乘得到。前后级影响小，总传递函数可由各级传递函数直接相乘得到。(一般用于低频一般用于低频)高频时用无源高频时用无源。高阶无源滤波器设计方法高阶无源滤波器设计方法-查表法，软件法，直接计算困难查表法，软件法，直接计算困难。有5个独立的储能元件，所以是5阶带内无起伏，带内群延迟基本为常数放大器设计举例放大器设计举例1.根据要求选运放（根据要求选运放（精密？低漂移？宽带？高速？平衡输入？输出幅度？精密？低漂移？宽带？高速？平衡输入？输出幅度？是单电源或是双电源？）是单电源或是双电源？）2.根据要求选电路（根据要求选电路（高输入阻抗高输入阻抗-同相端输入同相端输入？宽带高速宽带高速？增益大小？增益大小？-需要多级？需要多级？增益可控？增益可控？-程控放大？需要滤波器？要求带宽可变？程控放大？需要滤波器？要求带宽可变？要求负载能力？需要功率驱动？要求负载能力需要功率驱动？电源电压选取？电源电压选取？-）3 1.40dB宽带（宽带（100MHZ)射频放大器射频放大器设计举例设计举例研究、设计项目：研究、设计项目：4，生物信号数据采集系统（心电、脉博信号，生物信号数据采集系统（心电、脉博信号）4.心电脉博信号调理器心电脉博信号调理器5.程控程控放大器设计举例放大器设计举例5.程控程控放大器设计举例放大器设计举例运放运放TLE20271倍（0dB）、3.162倍(10dB)10倍(20 dB)1倍（0dB）、10倍(20 dB)1倍（0dB）、10倍(20 dB)5 .程控程控放大器设计举例放大器设计举例5.程控程控放大器设计举例放大器设计举例5.程控程控放大器设计举例放大器设计举例5.程控程控放大器设计举例放大器设计举例5.程控程控放大器设计举例放大器设计举例5.程控程控放大器设计举例放大器设计举例5.程控程控放大器设计举例放大器设计举例5.程控程控放大器设计举例放大器设计举例 1.增益0dB-60dB,以5dB步进,最小输入5mV(有效值),2.带宽05MHZ,010MHZ可变,3.带内起伏=0.1dB,带内接近线性相移,4.负载能力：50 上可得最大电压有效值为10V.振幅14V。题目题目设计设计1.框图框图OPA691,GBP=450MHZVCA810THS3120,-475mA,电源电压+-15V,带宽120MHZD/A6.宽带程控宽带程控放大器设计举例放大器设计举例2.可控增益模块可控增益模块6.宽带程控宽带程控放大器设计举例放大器设计举例6.宽带程控宽带程控放大器设计举例放大器设计举例3.控制电路控制电路6.宽带程控宽带程控放大器设计举例放大器设计举例4.滤波器滤波器6.宽带程控宽带程控放大器设计举例放大器设计举例6.宽带程控宽带程控放大器设计举例放大器设计举例7.宽带程控宽带程控放大器设计举例放大器设计举例7.宽带程控宽带程控放大器设计举例放大器设计举例7.宽带程控宽带程控放大器设计举例放大器设计举例3.1 电压比较器3.1.1电压比较器的基本特性电压比较器的基本特性 电压比较器的功能是比较两个输入电压的大小，据此决定输出是高电平还是低电平。高电平相当于数字电路中的逻辑“1”，低电平相当于逻辑“0”。比较器输出只有两个状态，不论是“1”或是“0”，比较器都工作在非线性状态。注意：注意：在运算电路中所使用的在运算电路中所使用的“虚地虚地”概念在非概念在非线性条件下不满足；只在临界状态时才可使用。线性条件下不满足；只在临界状态时才可使用。电压比较器的符号及传输特性电压比较器的符号及传输特性整形后方波整形后方波边沿不好，边沿不好，因为运放速度太低因为运放速度太低窗口比较器窗口比较器窗口比较器窗口比较器波形变换波形变换-三角波变锯齿波三角波变锯齿波三角波变正弦波三角波变正弦波(1)滤波法滤波法(2)折线法折线法(3)差分特性法差分特性法函数发生器函数发生器-8038正弦波振荡器正弦波振荡器-文氏桥振荡器文氏桥振荡器移相器构成的正交正弦振荡器正弦波正弦波余弦波余弦波