运算放大器基本电路的测试_2_new重点解读.doc

第2章 运算放大器基本电路的测试 1 目标 1 引言 1 2.1 运算放大器芯片 2 2.2 同相放大器电路 4 2.3 电压跟随器电路 8 2.4 反相放大器电路 10 2.5 放大器电路的输入/输出电阻匹配 12 2.6 小结 13 第2章 运算放大器基本电路的测试 目标 通过本章的学习，应掌握以下知识 运算放大器芯片的分类 运算放大器电路的双电源供电方式或者单电源供电方式 反馈电阻RF和增益电阻RG的取值对电路工作的影响 运算放大器电路的电压增益对电路工作的影响 运算放大器芯片的输入失调电压和偏置电流 运算放大器芯片的最大输出信号的摆动范围 运算放大器芯片的增益带宽积和单位增益带宽 运算放大器芯片的压摆率 输入和输出电阻的匹配 引言 运算放大器相关知识的学习应该由相应的电路实验来证实，因为实际工作过程中不可避免地会出现一些问题，分析出现这些问题的原因、找出解决的办法将迫使我们全面、深入地思考，这样就能够更加深入地理解工作原理。将理论和实践相结合是一种非常好的学习方法，这种方法需要在具体的过程中，通过体验、探索才能逐渐掌握。 推荐准备一块面包板，利用它来组装将要研究的电路，并完成电路的调试。详细地记录调试过程中的测量条件、测量数据以及出现的各种问题，尝试利用电路理论来解释这些数据，并探讨改善电路技术指标的各种措施。测试数据的分析是很重要的，电路的一些技术指标之间经常会存在冲突，如何平衡这些冲突，调试电路达到一个什么样的技术指标就可以收手，这些就是工作经验。如果能够在工作中掌握一种学习的方法，这样将能使我们更加适应将来要面临的各种工作。 实际使用的运算放大器芯片与理想的运算放大器之间肯定存在一些差异，但是使用理想运算放大器的等效电路能够简化电路的分析过程。尽管理想模型是一种概念化，但决不是脱离实际工作的。当电路的测量数据与理论计算数值存在差异的时候，运算放大器芯片的数据手册能够帮助我们解释出现这些差异的原因。仔细阅读运算放大器芯片的数据手册是很重要的，通过芯片技术参数能够预估电路的性能指标，这将为选择合适的芯片提供依据。本章设想读者接触过运算放大器芯片，并组装过实验电路，因此给出了稍深入一点的要求。每个电路完成一个方面的探讨，不过所获得的结论也适应其它的电路。 2.1 运算放大器芯片 2.1.1 运算放大器芯片的包装 采用集成电路技术制造的运算放大器模块能够被做在只有针尖那么大小的半导体材料上，这样就能够在一块芯片中包装多个运算放大器模块。当前常见的包装类型为1个芯片中包含1个、2个或者4个运算放大器模块。对于大多数型号的器件，这3种运算放大器包装类型中的运算放大器模块与芯片管脚的连接图如图2.1所示。 图2.1 运算放大器芯片的管脚图 应用电路中经常需要采用多个运算放大器模块联合起来实现要求的功能，例如使用多级放大器实现较大的放大倍数，这时采用内部包含多个运算放大器模块的芯片能够有效地降低电路板的面积。另外包含多个运算放大器模块的芯片还具有一个特点，这就是这些模块的特性非常接近。 只包含1个运算放大器模块的芯片也具有自己的优点。例如一些芯片具有输入失调电压调整管脚，如图中的管脚1和8（Offset Trim）。理想的运算放大器芯片在输入为0的时候，输出应该为0，但是理想的芯片是不存在的。芯片制造过程中的任何不理想都会导致电路误差，这些误差的一种表现就是当电路的输入电压为0，但是电路的输出电压并不为0。调整输入失调电压调整管脚的电位能够使得当运算放大器模块输入电压为0时，它的输出电压也为0。包含多个运算放大器模块的芯片没有输入失调电压调整管脚，为获得同样的功能，这时需要添加额外的电路。 芯片中包含多个运算放大器模块的各个模块共用同样的电源，这有时会引起它们之间的相互干扰。对于包含多个运算放大器模块的芯片中没有使用的模块，推荐将这些没有使用模块的输入管脚接地，这样可以减少外部干扰的进入。 像其它集成电路芯片一样，运算放大器芯片的包装形式也具有多种，常见的包装形式为双列直插封装（Dual In-line Package，DIP）类型和小外形集成电路（Small outline integrated circuit，SOIC）封装类型。双列直插封装（DIP）类型已经使用了很长时间，虽然它的体积大，但是芯片引脚能够直接插入面包板中，对样机开发和实验教学非常方便。双列直插封装类型存在的缺点之一是引脚产生的杂散干扰大，当前一些高性能芯片只有小外形集成电路（SOIC）封装类型，不过使用这些芯片需要专门制作电路板。 2.1.2 工作电压的选择 按照运算放大器工作所使用的电源，芯片可以分为双电源类型和单电源类型。双电源类型运算放大器芯片使用方便，推荐尽量使用这种类型的器件。对于一些只有单一供电电源的场合