第6章 信號(hào)放大

第六章信號(hào)放大技術(shù)（一）集成運(yùn)放的輸入失調(diào)現(xiàn)象1.輸入失調(diào)現(xiàn)象對(duì)集成運(yùn)放的放大精度有重要影響，相關(guān)的參數(shù)有輸入失調(diào)電壓、輸入失調(diào)電流和共模抑制比CMRR。2.輸入失調(diào)現(xiàn)象與集成運(yùn)放輸入級(jí)差分放大電路是否完全對(duì)稱或平衡密切相關(guān)。當(dāng)輸入差模信號(hào)為零，差動(dòng)輸出不為零，這種現(xiàn)象就是運(yùn)放的輸入失調(diào)。3.其它要求對(duì)稱的參數(shù)的失配同樣會(huì)影響差分放大電路抑制共模信號(hào)的能力，如從運(yùn)放兩個(gè)輸入端看出去的信號(hào)源內(nèi)阻抗（包括信號(hào)導(dǎo)線的阻抗）不平衡,就常常導(dǎo)致共模抑制性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到集成運(yùn)放的共模抑制性能。（二）運(yùn)放性能指標(biāo)-輸入失調(diào)指標(biāo)1.輸入失調(diào)電壓:為了糾正這種由參數(shù)不對(duì)稱所造成的非零差動(dòng)輸出，可以在集成運(yùn)放的兩個(gè)輸入端之間加上一個(gè)直流偏置電壓，通過調(diào)整這個(gè)電壓使得運(yùn)放的輸出為零，這個(gè)直流偏置電壓就被稱為輸入失調(diào)電壓。反應(yīng)該集成運(yùn)放內(nèi)部差分電路參數(shù)的不對(duì)稱或不平衡程度。2.輸入失調(diào)電壓溫漂:在規(guī)定的環(huán)境溫度范圍內(nèi)，單位溫度變化所引起的輸入失調(diào)電壓的變化量。3.輸入失調(diào)電流:輸入信號(hào)為零時(shí)，放大器兩個(gè)輸入端偏置電流之差即為輸入失調(diào)電流。4.輸入失調(diào)電流溫漂:運(yùn)算放大器在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)，單位溫度變化所引起的輸入失調(diào)電流變化量。

差模電壓增益-A0

即開環(huán)差模電壓增益：AOd=△Uo/△UI

Ao通常以dB表示：A0=20lg△Uo/△UI(dB)

理想情況Ao為無窮大,實(shí)際情況Ao為100~140dB。2.共模抑制比-CMRR

運(yùn)算放大器的差模電壓增益與共模電壓增益之比，即為共模抑制比。CMRR一般用dB來表示。

CMRR=20lgUod/Uoc(dB)

理想的CMRR是無窮大的。當(dāng)然，實(shí)際運(yùn)放由于或多或少存在輸入失調(diào)的問題，CMRR不可能無窮大，集成運(yùn)放CMRR一般在80dB-120dB，少數(shù)可達(dá)140dB。（三）運(yùn)放性能指標(biāo)-增益

集成運(yùn)放的凈輸入電壓等于輸入電壓，為保護(hù)集成運(yùn)放的輸入端，需加輸入端限幅電路。保護(hù)運(yùn)放內(nèi)部的晶體管，防止損壞。集成運(yùn)放的凈輸入電壓最大值為±UD運(yùn)放輸入級(jí)保護(hù)電路

輸出限幅電路

為適應(yīng)負(fù)載對(duì)電壓幅值的要求，輸出端加限幅電路。不可缺少！UOH＝＋UZ1

UOL＝－UZ2OP07內(nèi)部電路圖二、常用運(yùn)算放大器二、常用運(yùn)算放大器加法器電流-電壓變換器積分器差動(dòng)放大電路多點(diǎn)接地的地電位差引起的共模分量UG

三、共模信號(hào)分析電容耦合造成共模信號(hào)靜電場(chǎng)耦合引起共模電壓儀表放大器儀表放大器：儀表放大器本身就是閉環(huán)的放大電路,很高的輸入阻抗，可以對(duì)差分信號(hào)的進(jìn)行放大，習(xí)慣上稱這種放大器為測(cè)量放大器。集成儀表放大器都具有一定的抑制共模輸入的能力。選好、用好集成儀表放大器和集成差分放大器，需要理解最基本的三運(yùn)放儀表放大器。儀用放大器結(jié)構(gòu)儀用放大器的由來（1）儀用放大器的由來（2）儀用放大器的由來（3）人體脈搏信號(hào)測(cè)量電路儀用放大器的應(yīng)用四、常用運(yùn)算放大器及其性能特點(diǎn)1.通用運(yùn)放典型器件：LM358（2路）,LM324（4路）LM324LM358特點(diǎn)：共模抑制比較高，開環(huán)增益大，驅(qū)動(dòng)能力大，綜合性能比較好（1）單雙電源供電：3～30V或±1.5V~±15V（2）輸入偏置電流：20nA（3）輸入失調(diào)電流：2nA（4）直流開環(huán)增益：100dB（5）單位增益時(shí)工作頻率大于1MHZ（6）驅(qū)動(dòng)電流可達(dá)10mALM358/LM324的性能特點(diǎn)：使用時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)：（1）信號(hào)輸入/輸出的電壓范圍，正負(fù)不對(duì)稱單電源：輸入電壓范圍-0.3V~VCC-2V；輸出低電壓5mV~高電壓VCC-1.5V雙電源：輸出-VCC~VCC-1.5V（2）單電壓供電時(shí)，虛地電壓可設(shè)在輸出擺幅的中點(diǎn)附近2.場(chǎng)效應(yīng)運(yùn)放特點(diǎn)：輸入阻抗高大，輸入偏置電流小，工作頻率高，驅(qū)動(dòng)能力差，價(jià)格較高

。輸出驅(qū)動(dòng)能力通常比通用運(yùn)放差，用于驅(qū)動(dòng)輸出時(shí)，不建議選用場(chǎng)效應(yīng)運(yùn)放圖作比較器用時(shí)CA3140與TTL邏輯的接口典型器件有TL081（1路）、TL082（2路）、TL084（4路）、CA3140/3140A（1）雙電源供電：±4V~±18V，建議不使用±15V以上輸入電壓范圍：±15V

輸出電壓范圍：電源電壓－1.5V,正負(fù)對(duì)稱（2）輸入偏置電流：極小，不超過1nA （3）工作頻率較高：單增益可達(dá)3MHZ（4）無輸出驅(qū)動(dòng)時(shí)，電源電流僅1.4mATL081/082/084的性能特點(diǎn)：（1）單電源供電：4V~36V，也可使用雙電源輸入電壓范圍：單電源供電時(shí)，最低為負(fù)電源下0.5V（2）輸入阻抗高達(dá)1.5TΩ （3）輸入偏置電流僅為10pACA3140/3140A的性能特點(diǎn)：可用作電壓比較器3低噪聲低漂移運(yùn)放特點(diǎn)：高精度、低噪聲、低漂移。多用做儀用放大器。典型器件：OP07/27/37、0P184單/284雙/484四路4寬頻帶運(yùn)放典型器件：CA3140、OP27/37（8MHZ)頻率一般在幾MHz以上特點(diǎn)：對(duì)噪聲、溫度穩(wěn)定性等指標(biāo)要求不高。應(yīng)用場(chǎng)合：信號(hào)源的工作頻率較高5滿擺輸入、輸出運(yùn)放

典型器件：OP184/284/484、

0P777單/727雙/747四路（1）在0.1~10HZ時(shí)，等效輸入噪聲電壓僅為0.4uV

（2）輸出擺幅可達(dá)電源-1mV~+1mV（3）單電源供電時(shí)，滿擺輸出，最低工作電壓可低至2.7V特點(diǎn)：輸入、輸出信號(hào)的幅度可以接近甚至達(dá)到電源電壓，節(jié)能，可工作于低電壓。0P777單/727雙/747四路的特性6高輸入阻抗集成運(yùn)放該類運(yùn)放的輸入阻抗一般為107~1012MΩ。兼有高速、寬帶，低失調(diào)電流、低諧波失真及低噪聲等特點(diǎn)。廣泛用于高速積分、快速D/A、采樣/保持電路及一般放大器中。常用的高輸入阻抗運(yùn)放有：LF347、

LF356、CA3140、DG3140等許多型號(hào)，各公司產(chǎn)品的型號(hào)也不一樣。圖LF347的引腳功能

在運(yùn)放構(gòu)成的電壓比較器中，理想運(yùn)放的

性質(zhì)不再成立。A．開環(huán)增益無窮大B．