集成運(yùn)算放大器原理和運(yùn)用教學(xué)文案

集成運(yùn)算放大器原理(yuánlǐ)和應(yīng)用

基本原理(yuánlǐ)和一般應(yīng)用第一頁，共50頁。課程(kèchéng)大綱一.基本原理和主要(zhǔyào)性能指標(biāo)二.運(yùn)算放大器分析方法

三、運(yùn)算放大器的應(yīng)用

四、運(yùn)算放大器應(yīng)用時(shí)應(yīng)注意的問題五.實(shí)例分析第二頁，共50頁。一、基本原理和主要(zhǔyào)性能指標(biāo)

1、概念2、運(yùn)算放大器基本組成和原理(yuánlǐ)3、主要性能指標(biāo)第三頁，共50頁。一、基本原理和主要(zhǔyào)性能指標(biāo)

1概念(gàiniàn)因?yàn)樵缙谶\(yùn)放主要用于放大和模擬運(yùn)算（加法、減法(jiǎnfǎ)、乘法、除法、積分、微分等），所以取名運(yùn)算放大器。

現(xiàn)在—還用于信號處理、信號變換、信號產(chǎn)生等方面，在各種電子設(shè)備中被廣泛應(yīng)用。在測量、控制電路中有十分重要的地位。第四頁，共50頁。2、運(yùn)算放大器基本(jīběn)組成和原理-組成一、基本原理和主要(zhǔyào)性能指標(biāo)

運(yùn)算(yùnsuàn)放大器輸入級：采用恒流源的差動(dòng)放大電路，工作在小電流狀態(tài)，輸入阻抗高。中間級：一般采用恒流源的共發(fā)射極放大電路，放大倍數(shù)在幾千倍以上，是運(yùn)算放大器的主要增益部分。輸出級：有較大的電壓輸出幅度，較高的輸出功率、較小的輸出電阻，一般設(shè)有過載保護(hù)。偏置電路：為各級提供合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，作為有源負(fù)載提高電壓增益。第五頁，共50頁。一、基本原理和主要(zhǔyào)性能指標(biāo)2、運(yùn)算(yùnsuàn)放大器基本原理和組成-原理第六頁，共50頁。一、基本原理和主要(zhǔyào)性能指標(biāo)3.主要(zhǔyào)性能指標(biāo)（1）輸入失調(diào)（偏移）電壓Vio一般在1~10Mv,指為了保證輸出為零，在輸入端加的補(bǔ)償電壓，溫度影響較大。（2）輸入失調(diào)（偏移）電流Iio輸入信號為零時(shí)，兩輸入端靜態(tài)電流之差，溫度影響較大。（3）輸入偏置電流IIB輸入信號為零時(shí)，兩輸入端靜態(tài)電流的平均值，溫度有一定影響。（4）差模增益（放大倍數(shù)）Avd指運(yùn)算放大器在開環(huán)狀態(tài)時(shí)的差模放大倍數(shù)。（5）轉(zhuǎn)換(zhuǎnhuàn)速率SR運(yùn)算放大器在單位增益和額定輸出電壓下，輸出電壓的最大變化率dv/dt。第七頁，共50頁。一、基本原理和主要(zhǔyào)性能指標(biāo)3.主要(zhǔyào)性能指標(biāo)（6）共模印制比KCMR(CMR)差模放大倍數(shù)與共模放大倍數(shù)之比。（7）最大共模輸入電壓VicM運(yùn)算放大器在線性工作工作范圍內(nèi)所能承受的最大共模輸入電壓。（8）最大差模輸入電壓VidM運(yùn)算放大器兩輸入端之間所能承受的最大電壓。（9）-3dB帶寬fH和單位增益帶寬fcfH是指當(dāng)Ao下降到3dB所對應(yīng)的信號頻率；fc是指Ao下降到0dB所對應(yīng)的信號頻率。注意與GBP區(qū)別(qūbié)開來。（10）差模輸入電阻和輸出電阻差模輸入電阻是指兩輸入端之間動(dòng)態(tài)電阻；輸出電阻指運(yùn)算放大器在環(huán)狀態(tài)下輸出端對地電阻。第八頁，共50頁。一、基本原理和主要(zhǔyào)性能指標(biāo)3.主要(zhǔyào)性能指標(biāo)-例子第九頁，共50頁。一、基本原理和主要(zhǔyào)性能指標(biāo)3.主要(zhǔyào)性能指標(biāo)-例子第十頁，共50頁。二.運(yùn)算(yùnsuàn)放大器分析方法1、分析運(yùn)算放大(fàngdà)器的基本法則：虛短、虛斷、虛地。2、典型運(yùn)算放大(fàngdà)電路同相輸入比例放大(fàngdà)電路跟隨電路反相輸入比例放大(fàngdà)電路積分電路微分電路加法電路減法電路第十一頁，共50頁。2、典型運(yùn)算(yùnsuàn)放大電路同相輸入(shūrù)比例放大電路第十二頁，共50頁。跟隨(ɡēnsuí)電路

2、典型運(yùn)算(yùnsuàn)放大電路第十三頁，共50頁。反相輸入(shūrù)比例放大電路2、典型(diǎnxíng)運(yùn)算放大電路第十四頁，共50頁。2、典型運(yùn)算放大(fàngdà)電路積分電路第十五頁，共50頁。微分電路2、典型運(yùn)算(yùnsuàn)放大電路第十六頁，共50頁。加法(jiāfǎ)電路2、典型運(yùn)算(yùnsuàn)放大電路第十七頁，共50頁。減法(jiǎnfǎ)電路2、典型運(yùn)算放大(fàngdà)電路第十八頁，共50頁。1、在測量方面(fāngmiàn)的應(yīng)用2、在信號處理方面(fāngmiàn)的應(yīng)用三、運(yùn)算放大器的基本(jīběn)應(yīng)用第十九頁，共50頁。1、在測量(cèliáng)方面的應(yīng)用利用運(yùn)算(yùnsuàn)放大器測量電壓、電流等:可以與指針表做成：●直流電流測量電路●支流電壓測量電路●交流電流測量電路、●交流電壓測量電路第二十頁，共50頁。1、在測量方面(fāngmiàn)的應(yīng)用直流電流測量(cèliáng)電路第二十一頁，共50頁。（1）有源濾波器（2）采樣保持(bǎochí)電路（3）電壓比較電路（4）波形產(chǎn)生電路（5）比例-積分-微分（PID）調(diào)節(jié)器2、在信號處理方面(fāngmiàn)的應(yīng)用第二十二頁，共50頁。(1)有源濾波器2、在信號處理方面(fāngmiàn)的應(yīng)用◆一階有源低通濾波器：過濾高頻信號◆一階有源高通濾波器：過濾低頻(dīpín)信號◆二階有源帶通濾波器：過濾低頻(dīpín)高頻和信號◆二階有源帶阻濾波器：過濾中頻信號第二十三頁，共50頁。(1)有源濾波(lǜbō)器濾波(lǜbō)-幅頻特性圖2、在信號處理(xìnhàochǔlǐ)方面的應(yīng)用第二十四頁，共50頁。2、在信號處理(xìnhàochǔlǐ)方面的應(yīng)用(1)有源濾波器-一階有源低通濾波器第二十五頁，共50頁。2、在信號處理方面(fāngmiàn)的應(yīng)用(1)有源濾波器-一階有源高通濾波器第二十六頁，共50頁。2、在信號處理(xìnhàochǔlǐ)方面的應(yīng)用(1)有源濾波器-二階有源帶通濾波器第二十七頁，共50頁。2、在信號處理方面(fāngmiàn)的應(yīng)用(1)有源濾波器-二階有源帶阻濾波器第二十八頁，共50頁。2、在信號處理(xìnhàochǔlǐ)方面的應(yīng)用（2）采樣(cǎiyànɡ)保持電路缺少(quēshǎo)控制開關(guān)第二十九頁，共50頁。2、在信號處理(xìnhàochǔlǐ)方面的應(yīng)用（3）電壓比較(bǐjiào)電路▼用于比較電路的運(yùn)放叫比較器；▼性能要求：鑒別(jiànbié)準(zhǔn)確，反應(yīng)靈敏，動(dòng)作迅速，抗干擾能力強(qiáng)，有一定的保護(hù)措施，防止過壓（輸入）或過流。對SR、Vin、Vio等要求嚴(yán)格；▼常用的是遲滯（滯回）比較器。第三十頁，共50頁。2、在信號處理(xìnhàochǔlǐ)方面的應(yīng)用（3）電壓(diànyā)比較電路-滯回電壓(diànyā)比較電路

第三十一頁，共50頁。2、在信號處理(xìnhàochǔlǐ)方面的應(yīng)用（4）波形(bōxínɡ)產(chǎn)生電路●鋸齒(jùchǐ)波發(fā)生電路●三角波發(fā)生電路●正弦波發(fā)生電路●方波發(fā)生電路●壓空振蕩發(fā)生電路第三十二頁，共50頁。2、在信號處理方面(fāngmiàn)的應(yīng)用（4）波形(bōxínɡ)產(chǎn)生電路-方波發(fā)生電路第三十三頁，共50頁。2、在信號處理方面(fāngmiàn)的應(yīng)用（5）比例(bǐlì)-積分-微分（PID）調(diào)節(jié)器第三十四頁，共50頁。1、運(yùn)算(yùnsuàn)放大器的選擇2、運(yùn)算(yùnsuàn)放大器的保護(hù)措施3、抑制干擾和噪聲4、其他注意事項(xiàng)四、運(yùn)算放大器應(yīng)用時(shí)應(yīng)注意(zhùyì)的問題第三十五頁，共50頁。1、運(yùn)算(yùnsuàn)放大器的選擇☆運(yùn)算(yùnsuàn)放大器的主要技術(shù)要求：高放大倍數(shù)、高輸入阻抗、低漂移、低功耗、高速、高壓、精密、大功率、電壓比較；☆實(shí)際的運(yùn)放不可能都具備上面的技術(shù)指標(biāo)，☆根據(jù)這些指標(biāo)，運(yùn)放分為不同類型：高輸入阻抗型、低漂移型、低功耗型、高速型、高壓型、大功率型、電壓比較型;☆根據(jù)實(shí)際應(yīng)用選折具有相應(yīng)指標(biāo)的運(yùn)放類型。第三十六頁，共50頁。1、運(yùn)算(yùnsuàn)放大器的選擇高輸入電阻型高輸入電阻型可以減輕信號源的負(fù)擔(dān)，常用于測量設(shè)備的首級與傳感器匹配，利于發(fā)揮傳感器的靈敏度。也用于信號處理電路(diànlù)，信號保持電路(diànlù)，信號濾波電路(diànlù)和模擬調(diào)節(jié)電路(diànlù)。第三十七頁，共50頁。低漂移(piāoyí)型1、運(yùn)算(yùnsuàn)放大器的選擇低漂移型的輸入、輸出值隨溫度、時(shí)間(shíjiān)有極微小的變化，經(jīng)常用于精密檢測，因?yàn)榫軝z測采集的信號一般很小，常常是微伏數(shù)量級，如果漂移過大，就會(huì)帶來很大的誤差。第三十八頁，共50頁。高速(ɡāosù)型1、運(yùn)算(yùnsuàn)放大器的選擇高速型響應(yīng)速度SR快，一般用于快速模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)/模轉(zhuǎn)換器、有源濾波器、精密比較器、采樣-保持(bǎochí)電路；設(shè)備示波器、視頻放大器等設(shè)備用該類型。第三十九頁，共50頁。低功耗型1、運(yùn)算(yùnsuàn)放大器的選擇低功耗型運(yùn)放電源消耗小，常用于供電不便的檢測儀表，如：遙測(yáocè)、遙感設(shè)備、便捷式儀器等第四十頁，共50頁。大功率型1、運(yùn)算(yùnsuàn)放大器的選擇大功率型運(yùn)放主要用于輸出功率大的場合(chǎnghé)，可以達(dá)到幾安的輸出電流，比如說用于功放、驅(qū)動(dòng)IC等。第四十一頁，共50頁。電壓(diànyā)比較型1、運(yùn)算(yùnsuàn)放大器的選擇電壓比較(bǐjiào)型主要用于電壓比較(bǐjiào)器，要求輸出對輸入的響應(yīng)時(shí)間小;一般輸入電壓不能太大。第四十二頁，共50頁。2、運(yùn)算(yùnsuàn)放大器的保護(hù)措施★電源保護(hù)：注意電源的范圍和極性，可用二極管預(yù)防電源極性接反和靜電?！镙斎氡Ｗo(hù)：輸入端電壓不能過大，電流不能太大。一般可加二極管或穩(wěn)壓管限制輸入電壓。★輸出保護(hù)：防止輸出過電流、輸出對地短路、輸出與其他高電壓接觸(jiēchù)，可以用電阻防止過電流，用穩(wěn)壓管來嵌位高電壓。第四十三頁，共50頁。3、抑制(yìzhì)干擾和噪聲抑制干擾：▽布板時(shí)調(diào)整好運(yùn)(hǎoyùn)放位置，遠(yuǎn)離干擾源；▽注意信號線的走向，走雙絞線，不要走干擾環(huán)；▽有大的干擾源要屏蔽；▽使用濾波電路-電源濾波和信號濾波。噪聲抑制：遠(yuǎn)離開關(guān)功率元件，遠(yuǎn)離發(fā)熱器件，加濾波電路。第四十四頁，共50頁。4、其他(qítā)注意事項(xiàng)（1）使用前要弄清楚原理(yuánlǐ)、參數(shù)和封裝；（2