电子系统设计与实践第二讲运放及其应用.ppt

电子系统设计与实践 运放及其应用 一.运放分类 集成运放按功能分： A.通用运放: 如LM358,LM324，NE5532A,TL064 B.斩波放大器: OP177, AD8551 C.差分放大器：AD8137 D.仪器放大器：INA128 E.隔离放大器：AD215, ISO121 F.增益可变或可编程放大器： PGA102, PGA207 运放及其应用 G.音频功率放大器：AD547T, LM1875T，TPA0211 H.视频放大器：AD8051，OPA3693 I.射频放大器：AD8353，THS4271 J.对数放大器：LOG101 K.特殊放大器：XTR112(热电阻传感器用） RCV420(4-20mA接收） 运放及其应用 二.集成运放的主要技术指标 集成运放有很多技术指标,但可以归纳成四大类: 速度类:如GBW, SR 精度: VIO, IIB 增益和噪声抑制能力: CMRR, GAIN 电源: VCC, IQ 运放及其应用 1.单位增益带宽GBW (增益带宽积) 单位增益带宽定义为，运放的闭环增益为0dB（1倍）条件下，将一个恒幅正弦小信号输入到运放的输入端，从运放的输出端测得闭环电压增益下降 3db（或是相当于运放输入信号的0.707倍）时所对应的信号频率。 GBW = Avd ? fH Avd为中频开环差模增益 fH为上限截止频率(-3dB) 运放及其应用 举例说明： 　　　从技术手册上查询可知，TL064的ＧＢＷ＝１ＭＨＺ，因此如用TL064设计一个放大器，放大器的增益为： 　　 １００dＢ时，则 　 　　２０dＢ时，则 　　　由上面分计算可知，当被放大的信号频率较高时，放大器的增益不宜过大，否则会造成信号失真 2.转换速率（也称为摆率）SR 运放转换速率定义为，运放接成闭环条件下，将一个大信号（含阶跃信号）输入到运放的输入端，从运放的输出端测得运放的输出上升速率。定义为： 转换速率SR反映了运放对于高速变化的输入信号的响应情况。对于一般运放其转换速率SR=10V/μs，而高速运放的转换速率SR10V/μs。目前的高速运放最高转换速率SR可达6000V/μs。 举例说明: 对于TL064来说，其SR=3.5V/μs,因此当输入信号频率f=100 kΗz时，其最大不失真输出电压 : 通用运放的SR一般为1-10V/μs,而高速运放可达 1000V/μs. 如LM324:它的SR=0.5V/μs,如把它接成电压跟随器，当输入信号频率f=100 kΗz、幅度超过0.8V时，则它的输出会出现失真。 3.输入失调电压Uio 由于集成运放的输入级电路参数不可能完全对称，所以当输入电压为零时，输出电压UO并不一定为零。为使得集成运放的输出端电压为零，需在输入端额外增加一个补偿电压，将该补偿电压定义为输入失调电压,即有： 输入失调电压是加在两输入端之间，使输出为零所需要的电压。输入失调电压与外电路无关，由运放自身性能所决定。 4.温漂电压：Uio/℃ 单位温度变化所引起的输入失调电压。 如：LM324,它的温漂为 ±1μV/℃。 5.输入失调电流IIO 输入失调电流定义为当运放的输出直流电压为零时，其两输入端偏置电流的差值。运放对称性越好，输入失调电流越小。输入失调电流对于小信号精密放大或是直流放大有重要影响，特别是运放外部采用较大的电阻（例如10k?或更大时），输入失调电流对精度的影响可能超过输入失调电压对精度的影响。输入失调电流越小，直流放大时中间零点偏移越小，越容易处理。所以对于精密运放是一个极为重要的指标。 6.输入偏置电流IIB 输入偏置电流定义为当运放的输出直流电压为零时，其两输入端的偏置电流的平均值.即 ,一般来说， 此时： 故由于输入偏置电流IIB的存在， 当R1≠R2时，将产生较大的输入和输出误差电压。 例如：LM324运放的IIB=20nA，若取R1=10kΩ，R2=9kΩ， 放大器闭环增益Gain=100。 则 7.共模抑制比CMRR 共模抑制比定义为当运放工作于线性区时，运放差模增益与共模增益的比值。CMRR是衡量输入级差放对称程度及表征集成运放抑制共模干扰信号能力的参数。一般运放的共模抑制比在70～130dB之间。 8.电源电压+VCC/-VEE 集成运放必须外接电源才能工作，电源电压的大小决定