模拟电子设计技术--运算放大器.ppt

运算放大器及其基本应用 1 运算放大器的基本特性 运算放大器的基本特性 调零消除失调误差 运算放大器的基本特性 2．运算放大器的一个重要特性—三“虚” 虚断 虚地 虚短 1 基本放大电路 2 差分输入放大电路 2 差分输入放大电路 2 差分输入放大电路 3 精密整流放大电路 4 微分电路 5积分电路 6 比较器 7 窗比较器 8 RC正弦波振荡器 8 RC正弦波振荡器 9 方波信号发生器 10 阶梯波发生器 11 自举式交流电压放大器 12 单电源供电的交流电压放大器 13 方波－三角波产生电路 13 方波－三角波产生电路 13 方波－三角波产生电路 14 方波－锯齿波产生电路 14 三角波－正弦波变换 15 滤波器设计 15 滤波器设计 二阶有源低通滤波器设计 二阶有源低通滤波器设计 二阶有源低通滤波器设计 二阶有源高通滤波器设计 二阶有源高通滤波器设计 二阶有源带通滤波器设计 二阶有源带阻滤波器设计 RC有源滤波器快速设计 3.3.2 FilterLab滤波器辅助设计工具 FilterLab2.0是美国Microchip公司推出的一款创新的滤波器免费下载软件。使用该软件避免了传统滤波器设计的繁琐计算。使设计大大简化。 该软件所设计的滤波器具有： （1）巴特沃斯、贝塞尔、切比雪夫三种类型，其中贝塞尔只有LPF一类滤波器。 （2）阶数1~8。 （3）增益1~10。 （4）LPF、BPF、HPF三种类型。 （5）有塞林凯和多重反馈二种电路形式。 （6）通带截止频率（Passband frequency）：0.1Hz~1MHz。 （7）品质因素Q：0.5~5.0 （8）阻带衰减（Stopband Attenuation）：10dB~100dB 3.3.3 开关电容滤波器 1．开关电容滤波的基本原理 图3.3.13（a）的简单一阶LBP/滤波器，通带截止频率fp=1/2πτ ， τ =RC。与其特性相同的开关电容滤波器由MOS模拟开关，集成电容和运放OA组成，如图（b）所示。模拟开关S1、S2，电容C1模拟等效的电阻R。其阻值受模拟开关切换频率（时钟频率）fCLK和C1控制。图（b）中驱动两只模拟开关的时钟信号分别为A和/A，两者反相。C2为积分电容。 开关电容滤波的基本原理 在A的正半周，S1闭合、S2断开，电容C1被充电到，在（=1/fCLK）期间所积累的电荷Q=VixC1； 平均输入电流ii= VixC1/Tc 。其等效模拟电阻为 Ri=Vi/ii=1/Cfclk 在/A的正半周，S1断开、S2闭合，C1上的电荷将转移至C2。 电路的等效时间常数为t=RiC2=C2/C1fCLK 开关电容滤波的基本原理 在集成芯片制造时，两个电容之比可视为两个电容的面积之比，其误差可控制在1%以内，从而保证了滤波器电参数的稳定性。 fCLK可以很容易的改变τ ，相对也比较容易得到等效的较大容量的电容。当然，通过控制fCLK可以有效的控制滤波器的频率特性，如fp 。 当fCLK由晶振振荡器提供时，更是保证了滤波器电参数的稳定性和准确性。由于上述优点，加上结构简便，使用灵活，使其得到愈来愈广泛的应用，本身的发展也很迅速。 常用电路类型 VCVS:运放为同相输入，输入电阻很高，输出电阻很低，滤波器相当于一个电压源。优点为电路性能稳定，增益易调节。 MFB:运放为反相输入，输出端通过C1R2形成两条反馈支路，故称无限增益多路反馈电路。优点是电路有倒相作用，使用元器件较少，但增益调节对其性能参数会有影响，故应用范围比VCVS电路少。 C3:抑制尖峰脉冲，通常22～51pF 方法一：令AV=1,R1=R2=R,R3为无穷大 由于通频带增益AV=1,因而工作稳定，故适用于高Q值电路 方法二：令R1=R2=R, C1=C2=C 品质因数Q值按照近似特性，有如下分类： Q＝0.707,巴特沃斯特性 Q＝0.58，贝塞尔特性 Q＝0.96 切比雪夫特性 方法一：令AV=1,C1=C2=C 方法二：令C1=C2=C， R1=R2=R RCR3C1,才能形成通带 改变RF和R1的比例，可改变带宽和通带增益而中心频率不变。 Auf=1+RF/R1 由低通和高通无源RC网络并联成双T网络，在与运放和电阻组成二价带阻滤波器 改变RF和R1的比例，可改变带宽和通带增益而中心频率不变。 Auf=1+RF/R1 设计步骤 1.根据截止频率fc，选定一个电容C 的标称值，使其满足K=100/(fcC)，C的单位为uF。K值不能太大，否则会使电阻的取值较大，从而使引入的误差增加，通常取大于等于1，小于等于10。 2.查表，得出与Av对应的电容值及K=1时的电阻值，再将这些电阻值乘以参数K，得出电阻的设计值。 3.实验调整并修