第六章_集成運(yùn)算放大器

1、 根據(jù)集成運(yùn)放自身所處的工作狀態(tài)，運(yùn)放應(yīng)用電路分：根據(jù)集成運(yùn)放自身所處的工作狀態(tài)，運(yùn)放應(yīng)用電路分：線性應(yīng)用電路和非線性應(yīng)用電路兩大類。線性應(yīng)用電路和非線性應(yīng)用電路兩大類。q 線性應(yīng)用電路線性應(yīng)用電路 -+AZ1Zfvovs1vs2iZ1或或Zf采用非線性器件（如三極管），則可構(gòu)成采用非線性器件（如三極管），則可構(gòu)成對(duì)數(shù)、反對(duì)數(shù)、反對(duì)數(shù)、乘法、除法對(duì)數(shù)、乘法、除法等運(yùn)算電路。等運(yùn)算電路。Z1或或Zf采用線性器件采用線性器件(R、C)，則可構(gòu)成加、減、積分、微，則可構(gòu)成加、減、積分、微分等運(yùn)算電路。分等運(yùn)算電路。組成：組成：集成運(yùn)放外加深度負(fù)反饋。集成運(yùn)放外加深度負(fù)反饋。 因負(fù)反饋?zhàn)饔?，使運(yùn)放小信

2、號(hào)因負(fù)反饋?zhàn)饔?，使運(yùn)放小信號(hào)工作，故運(yùn)放處于線性狀態(tài)。工作，故運(yùn)放處于線性狀態(tài)。 q 非線性應(yīng)用電路非線性應(yīng)用電路 -+AvovIVREF組成特點(diǎn)：組成特點(diǎn)：運(yùn)放運(yùn)放開環(huán)工作。開環(huán)工作。 由于開環(huán)工作時(shí)運(yùn)放增益很大，因此較小的輸入電壓，由于開環(huán)工作時(shí)運(yùn)放增益很大，因此較小的輸入電壓，即可使運(yùn)放輸出進(jìn)入非線區(qū)工作。即可使運(yùn)放輸出進(jìn)入非線區(qū)工作。例如電壓比較器。例如電壓比較器。理理想想運(yùn)運(yùn)放放 dvAd iR0doRCMRKBW失調(diào)和漂移0 推論推論d iR0dovAvvv因因則則 vv因因則則0i vv說明：說明：0i相當(dāng)于運(yùn)放兩輸入端相當(dāng)于運(yùn)放兩輸入端“虛短路虛短路”。 虛短路不能理解為兩輸入

3、端短接，只是虛短路不能理解為兩輸入端短接，只是( (v- -v+ +) )的值小到了可以忽略不計(jì)的程度。實(shí)際上，運(yùn)放的值小到了可以忽略不計(jì)的程度。實(shí)際上，運(yùn)放正是利用這個(gè)極其微小的差值進(jìn)行電壓放大的。正是利用這個(gè)極其微小的差值進(jìn)行電壓放大的。 同樣，虛斷路不能理解為輸入端開路，只是同樣，虛斷路不能理解為輸入端開路，只是輸入電流小到了可以忽略不計(jì)的程度。輸入電流小到了可以忽略不計(jì)的程度。相當(dāng)于運(yùn)放兩輸入端相當(dāng)于運(yùn)放兩輸入端“虛斷路虛斷路”。 實(shí)際運(yùn)放低頻工作時(shí)特性接近理想化，因此可實(shí)際運(yùn)放低頻工作時(shí)特性接近理想化，因此可利用利用“虛虛短、虛斷短、虛斷”運(yùn)算法則分析運(yùn)放應(yīng)用電路運(yùn)算法則分析運(yùn)放應(yīng)用

4、電路。此時(shí)，電路輸出。此時(shí)，電路輸出只與外部反饋網(wǎng)絡(luò)參數(shù)有關(guān)，而不涉及運(yùn)放內(nèi)部電路。只與外部反饋網(wǎng)絡(luò)參數(shù)有關(guān)，而不涉及運(yùn)放內(nèi)部電路。q 集成運(yùn)放基本應(yīng)用電路集成運(yùn)放基本應(yīng)用電路 反相放大器反相放大器 -+AR1Rf+-vsvoifi1類型：電壓并聯(lián)負(fù)反饋類型：電壓并聯(lián)負(fù)反饋 vv因因則則0v反相輸入端反相輸入端“虛地虛地”。0i因因則則f1ii 1s1s1RvRvvifoffRvRvvio由圖由圖輸出電壓表達(dá)式：輸出電壓表達(dá)式：svRRv1fo輸入電阻輸入電阻1iRR 輸出電阻輸出電阻0oR因因0v因深度電壓負(fù)反饋因深度電壓負(fù)反饋 ， 同相放大器同相放大器 -+AR1Rf+-vsvoifi1類

5、型：電壓串聯(lián)負(fù)反饋類型：電壓串聯(lián)負(fù)反饋 vv因因則則svv 注：同相放大器不存在注：同相放大器不存在“虛地虛地”。0i因因1s110RvRvifosffRvvRvvio由圖由圖輸出電壓表達(dá)式：輸出電壓表達(dá)式：vRRvRRvs)1 ()1 (1f1fo輸入電阻輸入電阻iR輸出電阻輸出電阻0oR因深度電壓負(fù)反饋因深度電壓負(fù)反饋 ，0i因因則則f1ii 同相跟隨器同相跟隨器 -+A+-vsvo由圖得由圖得sovvv vv因因由于由于1fvAiR0oR所以，同相跟隨器性能所以，同相跟隨器性能優(yōu)于優(yōu)于射隨器。射隨器。q 歸納與推廣歸納與推廣 當(dāng)當(dāng)R1 、Rf為線性電抗元件時(shí)，在復(fù)頻域內(nèi)：為線性電抗元件時(shí)

6、，在復(fù)頻域內(nèi)：)()()()(s1fosvsZsZsv反相放大器反相放大器)()()(1 )(s1fosvsZsZsv同相放大器同相放大器拉氏反變換拉氏反變換 ) t (ov得得注：注：拉氏反變換時(shí)拉氏反變換時(shí) t dds t1ds 反相加法器反相加法器 -+AR2Rf+-vs2voifi2R1i1+-vs1 vv因因則則0v0i因因則則f21iiifo2s21s1RvRvRv即即整理得整理得22f11fossvRRvRRv說明：說明：線性電路除可以采用線性電路除可以采用“虛短、虛斷虛短、虛斷”概念外，還可概念外，還可采采 用疊加原理進(jìn)行分析。用疊加原理進(jìn)行分析。 令令vs2=0則則11fo1

7、svRRv令令vs1=0則則22fo2svRRv2o1oovvv例如例如 同相加法器同相加法器 -+AR2Rf+-vs1voR1+-vs2R3利用疊加原理：利用疊加原理：212s1211s2RRvRRRvRv則則vRRv)1 (3fo)(1 (212s1211s23fRRvRRRvRRR 減法器減法器 Rf-+AR3vs1voR2vs2R1令令vs2=0，則則11fo1svRRv令令vs1=0，32231fo2)1 (RRvRRRvs2o1oovvv11fsvRR32231f)1 (RRvRRRst)(osdvdCRv 有源積分器有源積分器 -+ARC+-vsvo方法一：利用運(yùn)算法則方法一：利

8、用運(yùn)算法則則則tosdtvRCv1o方法二：利用方法二：利用拉氏變換拉氏變換)()(Z)()(s1fosvssZsv)(1ssvsRC)()/(1ssvRsC拉氏反變換得拉氏反變換得tosdtvRCv1o 有源微分器有源微分器 利用利用拉氏變換：拉氏變換：)()(Z)()(s1fosvssZsv)(sssRCv)()/(1ssvsCR拉氏反變換得拉氏反變換得dtdvRCvso-+ARC+-vsvo 波形變換波形變換 tvs0輸入方波輸入方波積分輸出三角波積分輸出三角波vot0微分輸出尖脈沖微分輸出尖脈沖tvo0 對(duì)數(shù)變換器對(duì)數(shù)變換器 -+AR+-vsvoTBEeSsVvIRv利用運(yùn)算法得：利用

9、運(yùn)算法得：由于由于oBEvv整理得整理得RIvVvSsToln缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：vo受溫度影響大、動(dòng)態(tài)范圍小。受溫度影響大、動(dòng)態(tài)范圍小。vs必須大于必須大于0。 改進(jìn)型對(duì)數(shù)變換器改進(jìn)型對(duì)數(shù)變換器 -+A1+-vsvo+-A2VCC+-RLR3R4tovB2R2R5T1T2R1iC2iC1由圖由圖1CC2T1CC2TBE1BE2B2lg3 . 2lniiViiVvvv由于由于1sC1/ Rvi2CC22BCCC2/ )(RVRvVi（很?。ê苄。﹦t則)lg(3 . 2lg3 . 2sCC12T2CC1TB2vVRRViiVv)lg()1 ( 3 . 2)1 (sT432B43oKvVRRvRRv（T

10、1、T2特性相同）特性相同）利用利用R4補(bǔ)補(bǔ)償償VT ，改善，改善溫度特性。溫度特性。vS大范圍大范圍變化時(shí)，變化時(shí)， vO 變化很小。變化很小。 反對(duì)數(shù)變換器反對(duì)數(shù)變換器 RvIVvoSTBEe利用運(yùn)算法則得利用運(yùn)算法則得由于由于sBEvv整理得整理得TsSoVveRIv缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：vo受溫度影響大。受溫度影響大。vs必須小于必須小于0。-+AR+-vsvoTvo1-+A1vXRXiXR1iXT1vo2-+A2vYRYiYR2iYT2-+A4T4iOvOR4iO-+A3R3vo3T3vZRZiZiZ因因T1、T2、T3、T4 構(gòu)成跨導(dǎo)線性環(huán)，構(gòu)成跨導(dǎo)線性環(huán)，則則OZYXiiii分析方法一：分

11、析方法一：由圖由圖整理得整理得XXX/ RviYYY/ RviZZZ/ Rvi 4OO/ RviZYXYXZ4OvvvRRRRv（實(shí)現(xiàn)乘、除運(yùn)算）（實(shí)現(xiàn)乘、除運(yùn)算）vo1-+A1vXRXiXR1iXT1vo2-+A2vYRYiYR2iYT2-+A4T4iOvOR4iO-+A3R3vo3T3vZRZiZiZ分析方法二：分析方法二：XSXTBE1o1lnRIvVvvZYXYXZ4vvvRRRRBE1YSYTBE1BE2o2lnvRIvVvvvZSZTBE3o3lnRIvVvvA1、A2、A3對(duì)數(shù)放大器對(duì)數(shù)放大器A4反對(duì)數(shù)放大器反對(duì)數(shù)放大器To3o2e4SOVvvRIvq 精密半波整流電路精密半波整

12、流電路 利用集成運(yùn)放高差模增益與二極管單向?qū)щ娞匦?，?gòu)成利用集成運(yùn)放高差模增益與二極管單向?qū)щ娞匦裕瑯?gòu)成對(duì)微小幅值電壓進(jìn)行整流的電路。對(duì)微小幅值電壓進(jìn)行整流的電路。vo-+AvIR1vo R2RL+- -D1D2 vI =0時(shí)時(shí) vO =0 D1 、D2 vO=0 vI 0時(shí)時(shí) vO 0 D1 、D2 vO=0 vI 0 D1 、D2 vO= -(-(R2 / R1) )vI工作原理：工作原理：vOvI- -R2 / R1傳輸特性傳輸特性vItvOtvIR2R1- -輸入正弦波輸入正弦波輸出半波輸出半波q 精密轉(zhuǎn)折點(diǎn)電路精密轉(zhuǎn)折點(diǎn)電路 當(dāng)當(dāng)v- - 0，即，即 vI -(-(R3 / R1)

13、)VR 時(shí)：時(shí)： 當(dāng)當(dāng)v- - 0，即，即 vI 0 D1 、D2 傳輸特性傳輸特性vOvI- -R2 / R3VRR3R1- -vO 0 D1 、D2 vO=0 則則)(R13I32OVRRvRRv則則q 精密轉(zhuǎn)折點(diǎn)電路實(shí)現(xiàn)非線性的函數(shù)精密轉(zhuǎn)折點(diǎn)電路實(shí)現(xiàn)非線性的函數(shù) R/R1vo1-+A1VR1Rr1RD1D2R1vIvo2-+A2VR2Rr2RD3D4R2RR-+A3VR3Rr3RD5D6R3Rvo3-+A4vOR)(R11r1I1O1VRRvRRv)(R22r2I2O2VRRvRRv)(R33r3I3O3VRRvRRv)(O3O2O1O3vvvvR/R2R/R3vOvIvI1vI2vI3

14、傳輸特性傳輸特性儀器放大器是用來放大微弱差值信號(hào)的高精度放大器。儀器放大器是用來放大微弱差值信號(hào)的高精度放大器。 特點(diǎn)：特點(diǎn)：KCMR很高、很高、 Ri 很大，很大， Av 在很大范圍內(nèi)可調(diào)。在很大范圍內(nèi)可調(diào)。q 三運(yùn)放儀器放大器三運(yùn)放儀器放大器 vv由由G2I1IGRvvi得得0i由由)(G21G2o1oRRRivv得得由由減法器減法器A3得：得：2o656341o34o)1 (vRRRRRvRRv若若R1 = R2 、 R3 = R5 、 R4 = R6 整理得整理得)21 (G342I1IofRRRRvvvAvvI1+ -A1R1-+A2RGvo1vOvI2-+A3R2R3R4R5R6i

15、Gvo2q 有源反饋儀器放大器有源反饋儀器放大器 可證明可證明GS4432I1IofRRRRRvvvAvvI1+ -A3R1-+A1RGvOIO+ -A2R2R3VCCR5R6iGvI2RSVEEiSIOR4T1T2T3T4T1、T2差放差放T3、T4差放差放A3跟隨器跟隨器A2跟隨器跟隨器A1放大器放大器 采用嚴(yán)格配對(duì)的低噪聲對(duì)管和精密電阻，可構(gòu)成低噪聲、采用嚴(yán)格配對(duì)的低噪聲對(duì)管和精密電阻，可構(gòu)成低噪聲、高精度、增益可調(diào)的儀器放大器。高精度、增益可調(diào)的儀器放大器。q 儀器放大器的應(yīng)用儀器放大器的應(yīng)用 儀器放大器單片集成產(chǎn)品：儀器放大器單片集成產(chǎn)品：LH0036、LH0038、AMP-03、A

16、D365、AD524等。等。例：儀器放大器構(gòu)成的橋路放大器例：儀器放大器構(gòu)成的橋路放大器溫度為規(guī)定值時(shí)溫度為規(guī)定值時(shí) RT =R 路橋平衡路橋平衡 vo =0 。溫度變化時(shí)溫度變化時(shí) RT R 路橋不平衡路橋不平衡 vo 產(chǎn)生變化。產(chǎn)生變化。儀器儀器放大器放大器RGRTRRRt oVREFvo 有源濾波器實(shí)際上是一種具有特定頻率響應(yīng)有源濾波器實(shí)際上是一種具有特定頻率響應(yīng)的放大器。的放大器。 濾波器的功能：對(duì)頻率進(jìn)行選擇濾波器的功能：對(duì)頻率進(jìn)行選擇, ,過濾掉噪聲過濾掉噪聲和干擾信號(hào)，保留下有用信號(hào)。和干擾信號(hào)，保留下有用信號(hào)。 6.1.5 有源濾波電路有源濾波電路 濾波器的分類：濾波器的分類：

17、 低通濾波器（低通濾波器（LPF） 高通濾波器（高通濾波器（HPF） 帶通濾波器（帶通濾波器（BPF） 帶阻濾波器（帶阻濾波器（BEF）|A|0C通帶通帶阻阻帶帶A0|A|0CA0通帶通帶阻阻帶帶|A|0C1A0阻阻阻阻C2通通|A|0C1A0阻阻C2通通通通 各種各種濾波器理想的幅頻特性：濾波器理想的幅頻特性：（1）低通）低通（2）高通）高通（1）帶通）帶通（1）帶阻）帶阻 濾波器的用途濾波器的用途 濾波器主要用來濾除信號(hào)中無用的頻率成濾波器主要用來濾除信號(hào)中無用的頻率成分，例如，有一個(gè)較低頻率的信號(hào)，其中包含分，例如，有一個(gè)較低頻率的信號(hào)，其中包含一些較高頻率成分的干擾。一些較高頻率成分的

18、干擾。1. 一階一階RC低通濾波器低通濾波器(無源無源)一一. 低通有源濾波器低通有源濾波器CjRCjuuAiO 11 RCj 11H11 j 傳遞函數(shù)：傳遞函數(shù)：RC1H截止頻率：截止頻率：幅頻特性：幅頻特性：2)(11HA+-i+uRC+uo-此電路的缺：此電路的缺：1、帶負(fù)載能力差。、帶負(fù)載能力差。2、無放大作用。、無放大作用。3、特性不理想，邊沿不陡。、特性不理想，邊沿不陡。幅頻特性：幅頻特性：2)(11HA+-i+uRC+uo-0.707 H截止頻率截止頻率0 1|A|2.一階有源低通濾波器一階有源低通濾波器uu+A+i+uuRf1RRCoi)11(ujuH uRRuf)1(1oi1

19、o)11)(1(ujRRuHf )11)(1 (1HfjRR)1(OHjAiOuuA 傳遞函數(shù)：傳遞函數(shù)：1fo1RRA通帶增益：通帶增益：截止頻率：截止頻率：)1(RCHRC1H幅頻特性及幅頻特性曲線幅頻特性及幅頻特性曲線uu+A+i+uuRf1RRCo傳遞函數(shù)：傳遞函數(shù)：iOuuA )11)(1 (1HfjRR幅頻特性：幅頻特性：21)(11)1 (HfRRA缺點(diǎn)：阻帶衰減太慢。缺點(diǎn)：阻帶衰減太慢。 H0.707 1+Rf/R10 1+Rf/R1|A|3.二階有源低通濾波器二階有源低通濾波器uu+A+miouRfRRCCR1u+uuAuRRufO1o)1 (CjuuRuuRuuommmi1

20、muCjRCju112OO)()j-(31CRCRAA2H2HO)j()(1QARC1HO31AQiOuuA 傳遞函數(shù)：傳遞函數(shù)： 當(dāng)當(dāng) Ao3時(shí)，濾波器可時(shí)，濾波器可以穩(wěn)定工作以穩(wěn)定工作 。 此時(shí)特性此時(shí)特性與與Q有關(guān)。當(dāng)有關(guān)。當(dāng)Q=0.707時(shí)，時(shí)，幅頻特性較平坦。幅頻特性較平坦。 當(dāng)當(dāng)ffL時(shí)，幅頻特性時(shí)，幅頻特性曲線的斜率曲線的斜率 為為-40dB/dec。 當(dāng)當(dāng)Ao3時(shí)，時(shí)，源濾波器自激。源濾波器自激。幅頻特性及幅頻特性曲線幅頻特性及幅頻特性曲線O31AQ 222o)()(1 QAAHH uAuRRufO1o)1 ()11)(1 (1LfjRR)1(OLjAiOuuA 傳遞函數(shù)：傳遞

21、函數(shù)：1fo1RRA通帶增益：通帶增益：截止頻率：截止頻率：)1(RCL二二. . 高通有源濾波器高通有源濾波器1.一階有源高通濾波器一階有源高通濾波器uuo1+ui+f+ARRuRCii)111()1(uRCjuCjRRuRC1L幅頻特性：幅頻特性：21)(11)1 (LfRRA缺點(diǎn)：阻帶衰減太慢。缺點(diǎn)：阻帶衰減太慢。幅頻特性及幅頻特性曲線幅頻特性及幅頻特性曲線iOuuA 傳遞函數(shù)：傳遞函數(shù)：)11)(1 (1LfjRRuuo1+ui+f+ARRuRC0 1+Rf/R10.707(1+Rf/R1) L|A|2. 二階有源高通濾波器二階有源高通濾波器由此繪出頻率響應(yīng)特性曲線由此繪出頻率響應(yīng)特性

22、曲線 (2)(2)通帶增益通帶增益1fO+1=RRAuuu+RfRiRmuCA+oR1+uC2L22L)(1-)(1QA （1）幅頻特性：）幅頻特性：RC1L其中：其中：O31AQ當(dāng)當(dāng)AO3時(shí)，電路自激。時(shí)，電路自激。幅頻特性曲線幅頻特性曲線 當(dāng)當(dāng) Ao3時(shí)，濾波器可時(shí)，濾波器可以穩(wěn)定工作以穩(wěn)定工作 。 此時(shí)特性此時(shí)特性與與Q有關(guān)。當(dāng)有關(guān)。當(dāng)Q=0.707時(shí)，時(shí)，幅頻特性較平坦。幅頻特性較平坦。 當(dāng)當(dāng)f fL時(shí)，幅頻特性時(shí)，幅頻特性曲線的斜率為曲線的斜率為+40dB/dec。 可由低通和可由低通和高通串聯(lián)得到高通串聯(lián)得到1111CR A0A2A1A0阻阻帶帶通通帶帶阻阻帶帶通通帶帶OO 1 2

23、 AA0O 2 1通通帶帶阻阻帶帶阻阻帶帶低通截止頻率低通截止頻率2221CR 高通截止頻率高通截止頻率必須滿足必須滿足12 三三. 有源帶通濾波有源帶通濾波器器uuRCR+Cfi1o+uRA+uRR2VV低 通 濾 波 器高 通 濾 波 器uiuo12 可由低通和高通并聯(lián)得到可由低通和高通并聯(lián)得到必須滿足必須滿足12 A0A2A1A0阻阻帶帶通通帶帶阻阻帶帶通通帶帶OO 1 2 AA0O 1 2通通帶帶阻阻帶帶通通帶帶四四. 有源帶阻濾波有源帶阻濾波器器VV1/2A+1RfRRRRCCC2uiuoVVu低 通 濾 波 器iu1o高 通 濾 波 器2線性運(yùn)用小結(jié)線性運(yùn)用小結(jié)1集成運(yùn)放可以構(gòu)成加

24、法、減法、積分、微分、對(duì)數(shù)和反對(duì)數(shù)等集成運(yùn)放可以構(gòu)成加法、減法、積分、微分、對(duì)數(shù)和反對(duì)數(shù)等多種運(yùn)算電路。在這些電路中，均存在深度負(fù)反饋。因此，運(yùn)放工多種運(yùn)算電路。在這些電路中，均存在深度負(fù)反饋。因此，運(yùn)放工作在線性放大狀態(tài)。這時(shí)可以使用理想運(yùn)放模型對(duì)電路進(jìn)行分析，作在線性放大狀態(tài)。這時(shí)可以使用理想運(yùn)放模型對(duì)電路進(jìn)行分析，“虛短虛短”和和“虛斷虛斷”的概念是電路分析的有力工具。的概念是電路分析的有力工具。2集成模擬乘法器是一種重要的模擬集成電路，在信號(hào)處理和頻集成模擬乘法器是一種重要的模擬集成電路，在信號(hào)處理和頻率變換方面得到了廣泛的應(yīng)用。集成模擬乘法器內(nèi)部電路較為復(fù)雜，率變換方面得到了廣泛的應(yīng)

25、用。集成模擬乘法器內(nèi)部電路較為復(fù)雜，對(duì)生產(chǎn)工藝的要求也較高。熟練掌握這種器件在各種運(yùn)算電路中的對(duì)生產(chǎn)工藝的要求也較高。熟練掌握這種器件在各種運(yùn)算電路中的使用方法，是要求的重點(diǎn)。使用方法，是要求的重點(diǎn)。3有源濾波器是一種重要的信號(hào)處理電路，它可以突出有用頻段有源濾波器是一種重要的信號(hào)處理電路，它可以突出有用頻段的信號(hào)，衰減無用頻段的信號(hào)，抑制干擾和噪聲信號(hào)，達(dá)到選頻和的信號(hào)，衰減無用頻段的信號(hào)，抑制干擾和噪聲信號(hào)，達(dá)到選頻和提高信噪比的目的。實(shí)際使用時(shí)，應(yīng)根據(jù)具體情況選擇低通、高通、提高信噪比的目的。實(shí)際使用時(shí)，應(yīng)根據(jù)具體情況選擇低通、高通、帶通或帶阻濾波器，并確定濾波器的具體形式。帶通或帶阻濾

26、波器，并確定濾波器的具體形式。電流傳輸器：通用集成器件，廣泛用于模擬信號(hào)處理電路中。電流傳輸器：通用集成器件，廣泛用于模擬信號(hào)處理電路中。 q 電流傳輸器電路符號(hào)及特點(diǎn)電流傳輸器電路符號(hào)及特點(diǎn)YXZCCvXvYvZiY=0iXiZY輸入端：輸入端： iY= 0，即，即 RY ；X輸入端：輸入端： vX = vY ，且，且vX與與 iX 大小無關(guān)，大小無關(guān)，RX0 ；Z輸出端：輸出端： iZ = iX ，且，且 iZ 與與 vZ大小無關(guān)；大小無關(guān)；q 電流傳輸器構(gòu)成的模擬信號(hào)處理電路電流傳輸器構(gòu)成的模擬信號(hào)處理電路 YXZCCviRLiXiOR+- - 互導(dǎo)放大器互導(dǎo)放大器 互阻放大器互阻放大器

27、 電流放大器電流放大器 iYXvvvRvii/XXoRviA/1/iogYXZCCisRLiXiOR2R11SYXRivv2XXo/ Rvii21Soi/RRiiAYXZCC1iiRvoiZ1RLYXCC2Z+- -i1ZiiRivv1Z2YoRivAior/ 負(fù)阻變換器負(fù)阻變換器 YXZCC2iX1R2YXCC1ZviiIiZ2R1iZ1RL21X1XiRivv12Y2ZiRviiL1XL1Z2YRiRivL21iiiRRRivRAvd高高(80140dB)， Rid高高(M )， Rod低低 (100M ) 共模特性共模特性 輸入直流誤差特性輸入直流誤差特性IIB(10100 A)， VI

28、O (mV)， IIO(為為IIB的的5% 10%) 大信號(hào)動(dòng)態(tài)特性大信號(hào)動(dòng)態(tài)特性 轉(zhuǎn)換速率轉(zhuǎn)換速率SR， 全功率帶寬全功率帶寬BWPq Avd、Rid、Rod為有限值的影響為有限值的影響 運(yùn)放應(yīng)用場(chǎng)合不同，各項(xiàng)性能參數(shù)影響也不同。因此工運(yùn)放應(yīng)用場(chǎng)合不同，各項(xiàng)性能參數(shù)影響也不同。因此工程估算時(shí)，可針對(duì)不同場(chǎng)合，有選擇地分析運(yùn)算誤差。程估算時(shí)，可針對(duì)不同場(chǎng)合，有選擇地分析運(yùn)算誤差。)1 (dL1fodffvvvARRRRAA-+AR1Rf+-vsvoRLvidRidvO+- -v- -Avd vid- - +Rod+- -R1Rfvs+-RL可證明可證明其中其中idf11/RRRR odfLL/

29、RRRR 1ff/ RRAvAvd對(duì)精度影響最大。對(duì)精度影響最大。A Av vd d越大，運(yùn)算誤差越小。越大，運(yùn)算誤差越小。q KCMR、Ric為有限值的影響為有限值的影響-+AR1Rf+-vsvoRL可證明可證明其中其中Avd、KCMR越大，同相放大器運(yùn)算精度越高。越大，同相放大器運(yùn)算精度越高。 由于同相放大器輸入端引入了共模信號(hào)，因此必須由于同相放大器輸入端引入了共模信號(hào)，因此必須考慮考慮KCMR的影響。的影響。 RicvO+- -v- -Avd vidRod+- -R1RfvsRLv+ +RicRid+- -Avd vicKCMR)11 (/1CMRdfffKAAAAvvvv1ff/1R

30、RAvq 輸入偏置電流輸入偏置電流IIB對(duì)性能的影響對(duì)性能的影響 -+AR1Rf+-vsvoR+= R1/ Rf則則IIB在外電路反相端產(chǎn)生的直流電壓在外電路反相端產(chǎn)生的直流電壓: : 則則IIB在外電路同相端產(chǎn)生的直流電壓在外電路同相端產(chǎn)生的直流電壓: : RIVIBRIVIB設(shè)設(shè)R- -、R+ 分別為外電路在反相端和同相端等效的直流電阻。分別為外電路在反相端和同相端等效的直流電阻。 2/ )(B2B1IBIII輸入偏置電流輸入偏置電流 RR若若則則0idv輸出無失調(diào)輸出無失調(diào) 例：例：注：注：平衡電阻平衡電阻R+的接入對(duì)性的接入對(duì)性能指標(biāo)計(jì)算沒有影響，但運(yùn)能指標(biāo)計(jì)算沒有影響，但運(yùn)算精度得到

31、明顯改善。算精度得到明顯改善。 因此，為減小因此，為減小IIB對(duì)運(yùn)算精度的影響，要求外接在集成運(yùn)放對(duì)運(yùn)算精度的影響，要求外接在集成運(yùn)放兩輸入端的直流電阻相等。兩輸入端的直流電阻相等。q 失調(diào)電流失調(diào)電流IIO與失調(diào)電壓與失調(diào)電壓VIO的影響的影響 vO+- -R1RfRLIIBIIBIIO2IIO2+ - -VIOR+)(1 (IOIO1foRIVRRv可證明可證明為減小失調(diào)的影響：為減小失調(diào)的影響：在在R+較小時(shí)，應(yīng)選擇較小時(shí)，應(yīng)選擇VIO小的運(yùn)放；小的運(yùn)放；在在R+較大時(shí)，應(yīng)選擇較大時(shí)，應(yīng)選擇 IIO小的運(yùn)放。小的運(yùn)放。q 小信號(hào)頻率參數(shù)小信號(hào)頻率參數(shù) 開環(huán)帶寬開環(huán)帶寬BW 內(nèi)補(bǔ)償?shù)募蛇\(yùn)

32、放可近似看成是單極點(diǎn)系統(tǒng)，該運(yùn)放的內(nèi)補(bǔ)償?shù)募蛇\(yùn)放可近似看成是單極點(diǎn)系統(tǒng)，該運(yùn)放的上限截止頻率即開環(huán)帶寬上限截止頻率即開環(huán)帶寬BW（或稱（或稱3dB帶寬）。帶寬）。 單位增益帶寬單位增益帶寬BWG 指增益下降到指增益下降到1（0dB）時(shí)對(duì)應(yīng)的頻率。小信號(hào)工作時(shí)，）時(shí)對(duì)應(yīng)的頻率。小信號(hào)工作時(shí)，其值為常數(shù)，其值為常數(shù)，且且BWG = AvdIBW 。當(dāng)運(yùn)放閉環(huán)工作時(shí)，當(dāng)運(yùn)放閉環(huán)工作時(shí)，BWG等于反饋電路的增益帶寬積。等于反饋電路的增益帶寬積。反饋越深，反饋越深，Avf 越小，閉環(huán)帶寬越小，閉環(huán)帶寬BWf 越寬。越寬。即即 BWG = AvfBWfq 大信號(hào)動(dòng)態(tài)參數(shù)大信號(hào)動(dòng)態(tài)參數(shù) 指集成運(yùn)放輸出電壓

33、隨時(shí)間最大可能的變化速率。指集成運(yùn)放輸出電壓隨時(shí)間最大可能的變化速率。其值其值越大，運(yùn)放高頻性能越好。越大，運(yùn)放高頻性能越好。影響影響SR主要原因：運(yùn)放內(nèi)部存在寄生電容和相位補(bǔ)償電容。主要原因：運(yùn)放內(nèi)部存在寄生電容和相位補(bǔ)償電容。 轉(zhuǎn)換速率（又稱壓擺率）轉(zhuǎn)換速率（又稱壓擺率）maxoR)(dttdvS 指集成運(yùn)放輸出最大不失真峰值電壓時(shí)，允許的最高工指集成運(yùn)放輸出最大不失真峰值電壓時(shí)，允許的最高工作頻率。作頻率。 全功率帶寬全功率帶寬ommaxRP2VSBW 當(dāng)當(dāng)SR一定時(shí)，最大不失真輸出電壓與工作頻率成反比。一定時(shí)，最大不失真輸出電壓與工作頻率成反比。工作頻率越高，不失真輸出的工作頻率越高，

34、不失真輸出的Vom就越小。就越小。 電壓比較器的作用電壓比較器的作用比較兩輸入信號(hào)大小，并以輸出高、低電平來指示。比較兩輸入信號(hào)大小，并以輸出高、低電平來指示。 電壓比較器的特點(diǎn)電壓比較器的特點(diǎn)輸入模擬量，輸出數(shù)字量。實(shí)現(xiàn)模擬量與數(shù)字量間的轉(zhuǎn)換。輸入模擬量，輸出數(shù)字量。實(shí)現(xiàn)模擬量與數(shù)字量間的轉(zhuǎn)換。 電壓比較器工作原理電壓比較器工作原理 只要開環(huán)只要開環(huán)Avd很大，則很大，則v+、v- -間的微小差值，即可使運(yùn)放輸間的微小差值，即可使運(yùn)放輸出工作在飽和狀態(tài)。出工作在飽和狀態(tài)。 由由)(dovvAvv可知可知v+ v- - 時(shí)，時(shí)， vo=Vomax（正飽和值）（正飽和值） v+ v- - 時(shí)，時(shí)

35、， vo=Vomin （負(fù)飽和值）（負(fù)飽和值） v+ = v- - 時(shí)，時(shí)，邏輯狀態(tài)轉(zhuǎn)換邏輯狀態(tài)轉(zhuǎn)換 因此因此 理想比較特性理想比較特性-+AvovIVREFvIvoVREFVomaxVomin0vI VREF 時(shí)，時(shí)， vo=VominvI = VREF 時(shí)，時(shí)，邏輯狀態(tài)轉(zhuǎn)換邏輯狀態(tài)轉(zhuǎn)換 理想特性理想特性vIvoVREFVomaxVomin0 實(shí)際比較特性實(shí)際比較特性實(shí)際特性實(shí)際特性vI VREF - -Vomin / /Avd 時(shí)，時(shí)， vo=Vomin注：注：Avd 越大，比較特性越接近理想特性，越大，比較特性越接近理想特性， VREF作為作為 門限值的比較精度越高。門限值的比較精度越高

36、。q 單限電壓比較器單限電壓比較器 特點(diǎn)：運(yùn)放開環(huán)工作。特點(diǎn)：運(yùn)放開環(huán)工作。 過零比較器過零比較器 -+AvovI+- -R1D1D2RR（VREF =0） R1限流電阻，與限流電阻，與D1、D2共同構(gòu)成電平變換電路。共同構(gòu)成電平變換電路。VOH = VZ + VD(on) VOL= - -( VZ + VD(on) ) vIvoVOHVOL0比較特性比較特性tvO0tvI0 單限比較器單限比較器 -+AvovI+- -R3D1D2R1/R2VREFR1R2i1i2分析方法：分析方法：1）令）令v- -= v+ +求出的輸入電壓求出的輸入電壓vI I 即門限電平。即門限電平。2）分別分析）分別

37、分析vI I大于門限、小于門限時(shí)的輸出大于門限、小于門限時(shí)的輸出vO O電平。電平。0REF212I211VRRRvRRR令令得門限電平得門限電平REF12IVRRv即即v+ + v- -若若REF12IVRRv則則vO O = VOH比較特性比較特性vIvoVOHVOLVREFR2R1- - 單限比較器優(yōu)點(diǎn)：?jiǎn)蜗薇容^器優(yōu)點(diǎn)： 電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可不計(jì)有限，可不計(jì)有限KCMR的影響。的影響。 單限比較器缺點(diǎn)：?jiǎn)蜗薇容^器缺點(diǎn)： 電路抗干擾能力電路抗干擾能力差。差。 例如：過零比較器，例如：過零比較器，當(dāng)門限電平附近出現(xiàn)干擾信當(dāng)門限電平附近出現(xiàn)干擾信號(hào)時(shí)，輸出會(huì)出現(xiàn)誤操作。號(hào)時(shí)，輸出會(huì)出現(xiàn)誤操作。 tvO0vIt0q 遲滯比較器（施密特觸發(fā)器）遲滯比較器（施密特觸發(fā)器） -+AvovI+- -R3D1D2RVREFR1R2特點(diǎn)特點(diǎn)正反饋電路。正反饋電路。具有雙門限。具有雙門限。REF211O212IVRRRvRRRv令令得門限電平：得門