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电子竞赛培训教程第3章修改稿3.2放大电路.doc

电子竞赛培训教程第3章修改稿3.2放大电路

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2018-09-10 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《电子竞赛培训教程第3章修改稿3.2放大电路doc》,可适用于工程科技领域

运算放大器电路..运算放大器基本特性常用运算放大器类型运算放大器一般可分为通用型、精密型、低噪声型、高速型、低电压低功率型、单电源型等几种。本节以美国TI公司的产品为例说明其各类的主要特点。()通用型运算放大器通用型运算放大器的参数是按工业上的普通用途设定的各方面性能都较差或中等价格低廉其典型代表是工业标准产品μA、LM、OP、LM、LF等。()精密型运算放大器要求运算放大器有很好的精确度特别是对输入失调电压UIO、输入偏置电流IIB、温度漂移系数、共模抑制比KCMR等参数有严格要求。如UIO不大于lmV高精密型运算放大器的UIO只有几十微伏常用于需要精确测量的场合。其典型产品有TLC/TLC、TLE/TLE、TLE、TLC、TLC等。()低噪声型运算放大器也属于精密型运算放大器要求器件产生的噪声低即等效输入噪声电压密度σVn≤nV/另外需要考虑电流噪声密度它跟输入偏流有关。双极型运算放大器通常具有较低的电压噪声但电流噪声较大而CMOS运算放大器的电压噪声较大但电流噪声很小。低噪声型运算放大器的产品有TlE/TLE、TLE/TLE、TlC、TLV/TLV等。()高速型运算放大器要求运算放大器的运行速度快即增益带宽乘积大、转换速率快通常用于处理频带宽、变化速度快的信号。双极型运算放大器的输入级是JFET的运算放大器通常具有较高的运行速度。典型产品有TlE/TLE、TLV、TLE/TLE/TLE、TLE、TLE/TLE、TLC等。()低电压、低功率型运算放大器用于低电压供电如V电源电压运行的系统或电池供电的系统。要求器件耗电小(μA)能低电压运行(V)最好具有轨对轨(railtorail)性能可扩大动态范围。主要产品有TLV、TLV、TLV、TLE、TLC、TLV、TLV等。()单电源型运算放大器单电源运算放大器要求用单个电源电压(典型电压为V)供电其输入端和输出端的电压可低达V。多数单电源型运算放大器是用CMOS技术制造的。单电源型运算放大器也可用于对称电源供电的电路只要总电压不超过允许范围即可。另外有些单电源型运算放大器的输出级不是推挽电路结构当信号跨越电源中点电压时会产生交越失真。运算放大器的基本参数表示运算放大器性能的参数有:单双电源工作电压、电源电流、输入失调电压、输入失调电流、输入电阻、转换速率、差模输入电阻、失调电流温漂、输入偏置电流、偏置电流温漂、差模电压增益、共模电压增益、单位增益带宽、电源电压抑制、差模输入电压范围、共模输入电压范围、输入噪声电压、输入噪声电流、失调电压温漂、建立时间、长时间漂移等。不同的运算放大器参数差别很大使用运算放大器前需要对参数进行仔细的分析。.运算放大器选用时注意事项()若无特殊要求应尽量选用通用型运放。当一个电路中有多个运放时建议选用双运放(如LM)或四运放(如LM等)。()应正确认识、对待各种参数不要盲目片面追求指标的先进例如场效应管输入级的运放其输入阻抗虽高但失调电压也较大低功耗运放的转换速率必然也较低各种参数指标是在一定的测试条件下测出的如果使用条件和测试条件不一致则指标的数值也将会有差异。()当用运放作弱信号放大时应特别致意选用失调以及噪声系数均很小的运放如ICL。同时应保持运放同相端与反相端对地的等效直流电阻等。此外在高输入阻抗及低失调、低漂移的高精度运放的印刷底板布线方案中其输入端应加保护环。()当运放用于直流放大时必须妥善进行调零。有调零端的运放应按标准推荐的调零电路进行调零若没有调零端的运放则可参考图进行调零。()为了消除运放的高频自激应参照推荐参数在规定的消振引脚之间接入适当电容消振同时应尽量避免两级以上放大级级连以减小消振困难。为了消除电源内阻引起的寄生振荡可在运放电源端对地就近接去耦电容考虑到去耦电解电容的电感效应常常在其两端在并联一个容量为~µF的瓷片电容。图常见的调零电路..基本运放应用电路.反相输入比例运算电路反相输入比例运算电路如图所示其电压放大倍数为为使输入电流引起的误差最小应取平衡电阻Rp=RfR。当Rf=R时Auf=即vo=vi电路为反相器。图反相输入比例运算电路实际应用时还应注意以下几点:()本电路的电压放大倍数不宜过大。通常Rf宜小于MΩ因Rf过大会影响阻值的精度R不宜过小R过小将要从信号源或前级吸取较大的电流。()作为闭环负反馈工作的放大器其小信号上限工作频率fH受运放增益带宽积GWB=Avd∙fH的限制。以µA为例其开环差模电压放大倍数Aud=倍开环fH=Hz故运放的单位增益上限频率fT=MHz即作为电压跟随器或反相器工作时的最高工作频率为MHz。若用µA设计Auf为dB即便倍的放大电路则电路允许的上限频率为kHz。()如果运放工作于大信号输入状态则此时电路的最大不失真输入幅度Vim及信号频率将受运放转换速率SR的制约。仍以µA为例其SR=Vµs,若输入信号的最高频率为kHz则其不失真最大输入电压Vim<=(SR)((fmax)=(((=V。同相输入比例运算电路同相输入比例运算电路如图所示电路其电压放大倍数为:图同相输入比例运算电路为使输入电流引起的误差最小应取平衡电阻Rp=RfR。当RfR=时即使用一根导线替代RfAuf=电路演变成为电压跟随器。反相输入比例求和电路反相输入比例求和电路如图所示电路其输出电压为:平衡电阻Rp=RfRRR。图反相输入比例求和电路差动放大电路差动放大电路如图所示电路其输出电压为:Vo=((RfR)∙V(RfR)·(R(RR))·V图差动放大电路积分运算电路积分运算电路如图所示电路其输出电压为:图积分运算电路通常为限制低频电压增益在积分电容C两端并联一个阻值较大的电阻Rf。当输入信号的频率fi>((RfC)时电路为积分器若fi«((RfC)则电路近似于反相比例运算器其低频电压放大倍数Avf((RfR。当Rf=kΩ、C=(F时积分与比例运算的分界频率约为((RfC)=((((((()=Hz。..测量放大电路测量放大器又称数据放大器、仪表放大器。其主要特点是:输入阻抗高、输出阻抗低失调及零漂很小放大倍数精度可调具有差动输入、单端输出共模抑制比很高。适用于大的共模电压背景下对缓变微弱的差值信号进行放大常用于热电偶、应变电桥、生物信号等的放大。三运放测量放大器三运放测量放大器电路如图所示。其电压放大倍数为:Auf=RRG。图三运放测量放大电路单片集成测量放大器市场上测量放大器品种繁多有通用型如INAll、INAll/、INAl等有高精度型如AD、AD、AD等有低噪声低功耗型如INAl、INAl等及可编程型如AD。下面介绍高精度型单片集成测量放大器AD。AD是美国AD公司生产的单片集成测量放大器。图给出了它的引脚图用它接成的电桥放大电路见图。其引脚说明如下:l、脚:信号的同相及反相输入端、脚:接增益调节电阻脚:放大器输出端、、脚:分别为V、V及地端、脚:接调零电位器脚:参考电位端一般接地脚:用于检测脚:接输入信号引线的屏蔽网以减小外电场的干扰。为提供放大器偏置电流的通路信号地必须与电源地端脚相连。负载接于与脚之间同时脚必须与脚相连以使负载电流流至地端。放大器的放大倍数为RG单位为KΩ。图AD内部及引脚图图采用AD电桥放大电路PAGEunknownunknownunknownunknownunknownunknown

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