比例放大器.的设计.docVIP

实验三 比例放大电路的设计 一．实验目的 1．掌握集成运放线性应用电路的设计方法。 2．掌握电路的安装、调试与电路性能指标的测试方法。 二．预习要求 1．根据给出的指标，设计电路并计算电路的有关参数。 2．画出标有元件值的电路图，制定出实验方案，选择实验仪器设备。 3．写出预习报告 三. 比例放大电路的特点、设计与调试 Rf （一）．反相比例放大电路 1．反相比例放大电路的特点 UI R1 由运算放大器组成的反相比例放大电 741 Uo 路如图1所示。 根据集成运算放大器的基本原理，反 RP 相比例放大电路的闭环特性为： 闭环电压增益： （1） 图1 反相比例放大器 输入电阻 （2） 输出电阻 （3） 其中： Auo为运放的开环电压增益， 环路带宽 （4） 其中：BWo为运放的开环带宽。 最佳反馈电阻 = （5） 上式中：Rid为运放的差模输入电阻，Ro为运放的输出电阻。 平衡电阻 （6） 从以上公式可以看出，由运算放大器组成的反相输入比例放大电路具有以下特性： （1）在深度负反馈的情况下工作时，电路的放大倍数仅由外接电阻R1和 Rf 的值决定。 （2）由于同相端接地，故反相端的电位为“虚地”，因此，对前级信号源来说，其负载不是运放本身的输入电阻，而是电路的闭环输入电阻R1。由于Rif = R1，因此反相比例放大电路只适用于信号源对负载电阻要求不高的场合（小于500kΩ） （3）在深度负反馈的情况下，运放的输出电阻很小。 2．反相比例放大电路的设计 反相比例放大电路的设计，就是根据给定的性能指标，计算并确定运算放大器的各项参数以及外电路的元件参数。 例如，要设计一个反相比例放大电路，性能指标和已知条件如下：闭环电压增益Auf，闭环带宽BWf，闭环输入电阻Rif，最小输入信号UImin，最大输出电压UOmax，负载电阻RL，工作温度范围。 设计步骤如下： 选择集成运算放大器 选用集成运算放大器时，应先查阅有关产品手册，了解以下主要参数：运放的开环电 压增益Auo，运放的开环带宽BWo，运放的输入失调电压UIO、输入失调电压温漂(UIO/(T，输入失调电流IIo、输入失调电流温漂(IIO/(T，输入偏置电流IIB，运放的差模输入电阻Rid和输出电阻Ro等。 为了减小比例放大电路的闭环电压增益误差，提高放大电路的工作稳定性，应尽量选 用输入失调参数小，开环电压增益和差模输入电阻大，输出电阻小的集成运放。 为了减小比例放大电路的动态误差，（主要是频率失真与相位失真），集成运算放大器的增益带宽积Au·BW和转换速率SR还应满足以下关系： Au·BW ∣Auf∣·BWf SR 2πfmaxUOmax 上式中，fmax 是输入信号的最高工作频率。 UOmax 是集成运算放大器的最大输出电压。 计算最佳反馈电阻 按以下公式计算最佳反馈电阻： = 为了保证放大电路工作时，不超过集成运算放大器所允许的最大输出电流IOmax，Rf 值 的选取还必须满足：。 如果算出来的Rf太小，不满足上式时，应另外选择一个最大输出电流IOmax较大且能满足 式（1）中要求的运算放大器。在放大倍数要求不高的情况下，可以选用比最佳反馈电阻值大的Rf。 （3）计算输入电阻R1 由上式计算出来的R1必须大于或等于设计要求规定的闭环输入电阻Rif。否则应改变Rf 的值，或另选差模输入电阻高的集成运算放大器。 （4）计算平衡电阻RP RP=R1//Rf （5）计算输入失调温漂电压