運算放大器的參數(shù)選擇

1、運算放大器的參數(shù)指標開環(huán)電壓增益Avd開環(huán)電壓增益（差模增益）為運算放大器處于開環(huán)狀態(tài)下，對小于200Hz的交流輸入信號的放大倍數(shù)，即輸出電壓與輸入差模電壓之比。它一般為104106，因此它在電路分析時可以認為無窮大。閉環(huán)增益Af閉環(huán)增益是運算放大器閉環(huán)應(yīng)用時的電壓放大倍數(shù)，其大小與放大電路的形式有關(guān)，與放大器本身的參數(shù)幾乎無關(guān)，只取決于輸入電組和反饋電阻值的大小。反相比例放大器，其增益為EFEF共模增益Avc和共模抑制比當兩個輸入端同時加上頻率小于200Hz的電壓信號Vic時，在理想情況下，其輸出電壓應(yīng)為零。但由于實際上內(nèi)部電路失配而輸出電壓不為零。此時輸出電壓和輸入電壓之比成為共模增益Av

2、c。共模抑制比運算放大器的差模增益Avd共模增益Avc通常以對數(shù)關(guān)系表示:Kcmr=20log運算放大器的差模增益Avd共模增益Avc共模抑制比一般在80120Db范圍內(nèi)，它是衡量放大器對共模信號抑制能力高低的重要指標。這不僅是因為許多應(yīng)用電路中要求抑制輸入信號中夾帶的共模干擾，而且因為信號從同相端輸入時，其兩個輸入端將出現(xiàn)較大的共模信號而產(chǎn)生較大的運算誤差。輸入失調(diào)電壓在常溫（25C）下當輸入電壓為零時，其輸出電壓不為零。此時將其折算到輸入端的電壓稱為輸入失調(diào)電壓。它一般為（0.215）mV。這就是說，要使放大器輸出電壓為零，就必須在輸入端加上能抵消Vio的差值輸入電壓。輸入偏置電流在常溫（

3、25C）下輸入信號為零（兩個輸入端均接地）時，兩個輸入端的基極偏置電流的平均值稱為輸入偏置電流，即1llB=（IIB-+llB+）2它一般在10nA1uA的范圍內(nèi)，隨溫度的升高而下降，是反映放大器動態(tài)輸入電阻大小的重要參數(shù)。輸入失調(diào)電流Iio輸入失調(diào)電流可表示為|lO=|IlBlIB+|在雙極晶體管輸入級運算放大器中，Iio約為（0.20.1）Iib-或（0.20.1）Iib+。當Iio流過信號源內(nèi)阻時，產(chǎn)生輸入失調(diào)電壓。而且它也是溫度的函數(shù)。差模輸入電阻Rid在一般應(yīng)用電路中，輸入阻抗是指差模輸入電阻Rid。它一般為100KQ1MQ,高輸入阻抗運算放大器的差模輸入電阻可達io13q。溫度漂移

4、輸入失調(diào)電壓、輸入失調(diào)電流和輸入偏置電流等參數(shù)均隨溫度、時間和電源等外界條件的變化而變化。其中輸入偏置電流的變化是造成放大器溫度漂移的主要原因。對于雙極晶體管輸入級運算放大器，輸入偏置電流隨溫度上升而變小，數(shù)量級為nA級。輸出峰一峰電壓輸出峰一峰電壓是在電源電壓和負載為額定值時，運算放大器的最大峰一峰電壓。例如UA741在土15V電源電壓下工作時，其輸出峰一峰電壓約為土14V。它實際上隨電源電壓、負載電流和工作頻率的變化而變化。最大輸出電流Iom運算放大器在保持輸出峰峰電壓的情況下所能提供的最大輸出電流用Iom表示，一般約為1020mA。開環(huán)輸出電阻Ros運算放大器在開環(huán)狀態(tài)下，其輸出電壓變化

5、量和輸出電流變化量之比稱為輸出電阻。它的大小反映運算放大器的負載能力，一般在幾百歐姆的數(shù)量級。運算放大器的基本單元加法器加法弱RF,RF-Vo=VIIVI2RI1RI2減法器Vo=(RI1RF)(RP)VI2RFVI1RI1RI2RPRI1如果選取電阻值滿足RF/RI1=RP/RI2的關(guān)系，則輸出電壓Vo可簡化為RFVo=(VI2V11)RI1微分器Vi嚇-Via輸入電壓履出也汕積分器0FKUF0FKUFVi丁TtC編入電壓線性整流電路2-H線性半波整荊電踏輸入電壓VtVt褊出槌k如果將電路中的兩個二極管同時反接，則變成為正極性輸入電壓線性整流電路。如果不接入二極管D1，則輸入信號為正時，D2

6、截止，放大器變成開環(huán)，不能保持虛地，就不能成為整流電路。絕對值電路全波莖逋屯路絕對值電路j)-VotVt在線性半波整流電路的基礎(chǔ)上,負極性輸入電壓半波整流，在加上一級加法器,就組成了絕對值電路。其中前級組成RI=RF的條件下，輸入電壓與V1的關(guān)系為:V1=0（當VI0時），V仁|VI|（當VI0時，V1=0；在RI2=RF1的條件下，Vo=VI。當VIVI-，輸出電壓就為正輸出極限Vg；反之則為負輸出極限Vd。同時放大器不加補償網(wǎng)絡(luò)，有利于提高比較速度。任酋電平此較器任意電平比較器：它將輸入信號與某一非零給定電壓進行比較。放大器接成加法器，給定電壓和輸入信號分別從經(jīng)兩個輸入電阻輸入。忽略由輸入

7、失調(diào)電壓和失調(diào)電流所產(chǎn)生的誤差，在IF為正時，輸出為負極限幅值；在IF為負時，輸出為正極限幅值。IF為零時的輸入電壓就是比較器的給定電壓。當改變輸入電壓比RI2/RI1時，對于已知給定電壓，便可以改變被檢測的輸入電壓值。復(fù)合PI調(diào)節(jié)器電梯：對于電動狀態(tài)下，電機由零速向滿速的加速過程中，剛開始調(diào)節(jié)器的比例增益應(yīng)該隨轉(zhuǎn)速增高而減小，在臨界轉(zhuǎn)差處達到最小值，然后隨轉(zhuǎn)速的增高而增大，在滿速時保持最大值。對于制動狀態(tài)下，電機由滿速向零速的減速過程中，調(diào)節(jié)器比例增益應(yīng)該應(yīng)盡可能大一些，以提高系統(tǒng)的快速性；低頻端的增益要高，以保證靜態(tài)精度；高頻端要衰減的快些，以提高系統(tǒng)抗干擾的能力。復(fù)合PI調(diào)節(jié)器實際上由三

8、個基本調(diào)節(jié)器組成：固定比例增益的低頻、高頻端調(diào)節(jié)器和可調(diào)增益的中頻段調(diào)節(jié)器。它的參數(shù)選擇以其閉環(huán)幅頻特性諧振峰值(振蕩指示)最小為準則，基本滿足了電梯電、制動調(diào)節(jié)器的要求。按圖示參數(shù)，高、中、低頻端的比例增益分別為3.3、101000、51；高、中、低頻段的積分時間常數(shù)分別為3.3ms、470ms、2.4s。由此可見，在加、減速過程中，主要是中、低頻段調(diào)節(jié)器起作用、調(diào)節(jié)中頻段的比例增益和積分時間常數(shù)，以適應(yīng)不同系統(tǒng)的要求，同時減少發(fā)生機械諧振的可能性。在滿速運行過程，中、低頻段調(diào)節(jié)器接近開環(huán)狀態(tài)，主要是高頻段起調(diào)節(jié)作用，以降低系統(tǒng)的干擾影響。顯然，復(fù)合PI調(diào)節(jié)器屬于定PI參數(shù)調(diào)節(jié)，仍然不能完全

9、適應(yīng)調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)特性要求，只有在數(shù)字控制方式中才有可能實現(xiàn)變PI參數(shù)調(diào)節(jié)。直流反相放大器一般增益系數(shù)不宜太大，|Kc|100200，當需要增益很高時，可采用多級串聯(lián)方式反饋電阻：3KRf200K輸入電阻：Rr=Rf/Kc倘若考慮與前級匹配選取較大的Rr，且需要的增益|Kc|亦較大，造成反饋電阻Rf超過2000K選用改進型反相放大器改進型反相放大器Rf=Rf12+Rf1/(RrRf2)Kc=-Rf12/Rr+Rf1/(RrRf2)只要2Rf1滿足上述范圍(3200K)，并適當選取Rf2，仍可使等效反饋電阻Rf較大。直流同相放大器3TT7R3TT7RUo用作阻抗匹配的運算放大器參數(shù)選擇計算在伺服

10、系統(tǒng)中，為了適應(yīng)不同信號源，要求運算放大器有很高的輸入阻抗，采用同相放大器來實現(xiàn)阻抗匹配。秦繼榮沈安俊編著參見：現(xiàn)代直流伺服控制技術(shù)及其系統(tǒng)設(shè)計機械工業(yè)出版社PI(比例一積分)調(diào)節(jié)器UzUzIDC-B円厚例一嵌的鞠節(jié)活Vc(S)灰2(1+RXj)Ui(習TtJR2Q電容C不宜過大，也不宜太小，一般取1uF左右。R2與C的位置不能顛倒，即C必須接在輸出端，R2接在反相端。R2與C的位置若顛倒了，則C相當于并聯(lián)在輸入端，形成較大的寄生慣性環(huán)節(jié)，其傳遞函數(shù)將改變。PI(比例一積分)調(diào)節(jié)器U規(guī)5-K2HK2JQOA；K2K3)U規(guī)5-K2HK2JQOA；K2K3)PR2EXE2-R3)可見，調(diào)節(jié)R3的

11、阻值，可以改變時間常數(shù)T(T=CR2R3/(R2+R3)，而不影響比例系數(shù)。反相型PD（比例一微分）調(diào)節(jié)器（常用作超前補償）15.16.o(S)g+M丿1QR3S?_L仃十U220=622933(V)因此選用晶閘管額定電壓為1200V，過載安全系數(shù)為3.86。制動組晶閘管容量的選擇制動組采用單相半控橋式整流電路，制動繞組參數(shù)如下：每相定子電阻1=1.44;每相轉(zhuǎn)子等效電阻r1=1.297;每相短路電抗xk=4.738。它與電動繞組分析相似，差轉(zhuǎn)率S變化范圍為10.06，電機每相阻抗值Z變化范圍為5.4723.5。在晶閘管全導通狀態(tài)下，最大負載電流有效值為U=380=7016(A)ZZ晶閘管電流為