集成运放及调理电路分析.pdfVIP

集成运放与调理电路分析 上海交通大学电子信息与电气工程学院 电气工程系 罗利文 lwluo@sjtu.edu.cn 1.信号调理电路及其作用 在现代电气测量系统中，调理电路是一个重要组成部分，它位于 传感器和ADC之间，其功能可以概括成以下几点： 1．放大作用：电压放大应使测量范围对应ADC 的满量程输入电压范围 2 ．共模抑制：抑制差分输入信号中的共模电压分量 3. 阻抗转换：将高阻信号源转变为低内阻的信号输出 4 ．电气隔离：光电隔离和变压器隔离的集成运放。 易混淆的几个术语 • 集成运放和集成运放电路 • 集成运放输入阻抗和集成运放电路的输入阻抗 • 差分电压=差模电压+共模电压 集成运算放大器详解 • 理想集成运放都一样 • 实际的集成运放产品都不是理想的集成运放 • 实际应用需视具体需求来正确选择 • 必须理解主要的技术参数 某半导体公司的运算放大器产品目录 运算放大器 • 高速放大器（大于等于50MHz） (164) • 精密放大器 (510) • 低功耗 (117) • 低输入偏置电流/FET 输入 (31) • 低噪声 (45) 种类繁多 • 宽带 (135) • 低偏移电压 (99) • 高电压 (4) (40V) 如何选择? • 高输出电流 (44) (100mA) • 标准线性放大器 (206) 理解重要的技术参数是关键. 比较器 (82) 仪表放大器 (31) • 单电源 (17) • 双电源 (12) 差动放大器 (25) 可编程增益放大器 (11) 隔离放大器 (3) 特殊功能放大器 • 跨导放大器 (3) • 对数放大器 (7) • 多路复用器 (4) • 乘法器 (1) • PWM 功率驱动器 (16) 可变增益放大器 (21) 2.对通用集成运算放大器的再认识 通用型运放的品种、规格、型号很多，各公司生产的型 号有别，常用的有：μA741、LM324、LM358、OP07 、 OP117 、TL082/084等。 图4-1 μA741的引脚功能及典型接法 图4-2 LM124/224/324 集成运放 a）引脚功能 b）基准电压源应用 c）斯密特触发电器 单运放LM324的原理图 通用运放电路的结构特点 • 差分输入放大电路 • 理想的差分电路应该完全平衡,元件参数严格匹配 • 实际很难完全平衡,出现失调电压和失调电流. • 推挽输出电路(push-pull) • 降低输出电阻 • 增强带负载能力 • 输出电压的摆幅取决于上拉管和下拉管的饱和压降Vces （Rail to Rail除外） + • 最高输出正电压=V -Vces - • 最低输出负电压=V +Vces • C1 （30pF）补偿电容防止闭环应用出现自激振荡。高速运放需 要使用更小的电容，当闭环放大倍数太小时，太强的反馈容易引 起自激振荡。 差分放大电路的瑕疵—输入失调 1. 输入失调现象: • 产生原因：理想的差分放大电路是完全对称的，而实际的集成运放输入 级差分放大电路则不可能完全对称。 • 不利影响：对集成运放的放大精度（零位及线性度）有重要影响 例如：图3中的LM324内部输入级Q1与Q4 的电流放大系数 ≠ ，当