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1、第4章集成运算放大器应用电路设计 4 1分立元器件放大电路设计4 2集成运算放大器应用电路设计4 3有源滤波电路设计4 4信号产生电路4 5变换电路 4 1分立元器件放大电路设计 4 1 1晶体管放大电路设计 4 1 4 2 图4 1共射放大电路 图4 2共集电极放大电路 4 3 4 1 4 3 4 4 4 5 图4 3交直流负载线 4 1 2场效应管放大电路设计 4 1 2场效应管放大电路设计 4 1 2场效应管放大电路设计 4 1 2场效应管放大电路设计 图4 4场效应管放大电路 4 1 2场效应管放大电路设计 4 4 4 1 2场效应管放大电路设计 4 4 4 1 2场效应管放大电路设计
2、 4 2集成运算放大器应用电路设计 4 2 1集成运算放大器基本知识4 2 2简单电压放大电路设计4 2 3交流电压放大电路设计4 2 4前置放大电路设计4 2 5差动放大电路设计4 2 6隔离放大器4 2 7采样保持放大电路设计 4 2 1集成运算放大器基本知识 一 常用运算放大器类型 1 通用型运算放大器参数是按普通用途设定的 各方面性能都较差 价格低廉 典型型号 A741 单 LM358 双 LM324 四 LF356等 常用于对速度和精度要求不高的场合 2 精密型运算放大器精确度高 典型型号 TLC4501 4502 TLE2027 2037 TLE2022 TLC2201 TLC22
3、54等 常用于需要精确测量的场合 3 低噪声型运算放大器也属于精密型运算放大器 器件产生的噪声低 典型型号 TLE2027 2037 TLE2227 2237 TLC2201 TLV2262 2362等 常用于精确测量 低噪声的场合 4 高速型运算放大器转换速率高 频率响应宽 典型型号 LM318 A715 TLE2037 2237 TLV2362 TLE2141 2142 2144 TLLE20171 TLE2072 2074 TLC4501等 常用于快速A D和D A转换器 视频放大器中 5 低电压 低功率型运算放大器低电压供电 低功率消耗 典型型号 TLV2211 TLV2262 TLV
4、2264 TLE2021 TLC2254 TLV2442 TLV2341等 常用于便携式仪器 3V 或1 5V 的供电系统 6 高阻型运算放大器差模输入阻抗非常高 达109 1012 典型型号 LF356 355 347 CF355 356 357 CA3130 3140等 常用于高输入阻抗的仪器仪表中 7 低温漂型运算放大器增益 共模抑制比都很高 输入失调电压 失调电流 温漂及噪声都很小 典型型号 OP 07 OP 27 AD508等 常用于精密仪器 弱信号检测等自动控制仪表中 8 高压大功率型运算放大器高电压供电 大电流输出 典型型号 D41 A791 常用于高电压供电 大电流输出的场合
5、9 低温漂型运算放大器超低失调电压 超低漂移 高增益 高输入阻抗 典型型号 ICL7650 常用于直流和超低频系统中 如电桥信号放大 测量放大 生物医学工程检测等领域 4 2 2集成运算放大器主要参数 略 1 理想运算放大器符号 4 2 3理想集成运算放大器 图4 5运放的符号 图4 6运放的新国标符号 2 运算放大器电压传输特性 图4 7运放电压传输特性 4 7 3 理想运放的参数 4 集成运放的线性应用 5 集成运放的非线性应用 4 2 4集成运放的选用原则 一般来讲 选择元器件的原则是在满足所有电气特性的前提条件下 尽可能选择价格低廉 市场供应货源充足的元器件 即选用性能价格比高 通用性
6、强的元器件 1 如果没有特殊要求 一般选用通用型运放 这类元器件直流性能较好 种类较多 价格低廉 2 如果信号源的内阻很大 选用高输入阻抗的运放 另外 采样 保持电路 峰值检波 积分器 生物信号放大 提取 测量放大等领域 3 如果要求低噪声 低漂移 高精度 则选用高精度 低漂移的低噪声集成运放 如 毫伏级或更弱信号的检测 精密模拟运算 高精度稳压源 高增益直流放大 自控仪表等 4 对于视频信号放大 高速采样 保持 高频振荡 波形发生器 锁相环等 则选择高速宽带集成运放 5 要求低功耗 选择低功耗运放 如便携式仪表 遥感遥测等 要求高压输入输出 选择高压运放 需要增益控制 选择程控运放 4 2
7、5使用集成运放注意事项 1 电源供给方式 对称双电源供电方式 单电源供电方式 2 调零问题由于运放输入失调电压和失调电流的影响 运放组成的线性电路输入信号为零时 输出往往不为零 为了提高精度 需要对失调电压和失调电流造成的误差进行补偿 即运放调零 调零方法 内部调零 外部调零 图4 8运放调零方法 3 自激振荡问题运放是一个高放大倍数的多级放大器 在深度负反馈条件下 容易产生自激振荡 为此 需要加入一定的频率补偿网络 消除自激振荡 图4 9运放自激消除方法 C 消除自激振荡 C1 C4 退耦电容 消除电源内阻造成低频 高频振荡 低频 10 F高频 0 01 F 0 1 F 4 保护问题 4 2
8、 2简单电压放大电路设计 电路如图4 10所示 要求 直流输入电压Ui 0 5V Uo 5V 误差不超过1 试设计电路中的相关参数 图4 10同相比例放大电路 A 4 2 3交流电压放大电路设计 1 双电源交流电压放大电路设计 4 11 图4 11交流电压放大电路 4 11 2 单电源交流电压放大电路设计 图4 12单电源供电反相交流电压放大电路 图4 13单电源供电同相交流电压放大电路 4 13 4 2 4前置放大电路设计 4 14 4 2 4前置放大电路设计 图4 14两级NE5532N前置放大电路图 4 2 5差动放大电路设计 图4 15差动放大电路 4 15 4 16 图4 16弱信号
9、检测放大器 4 2 6隔离放大器 1 概述 2 ISO130隔离放大电路设计 4 17 2 ISO130隔离放大电路设计 4 17 1 性能特点 2 性能特点 4 18 2 性能特点 4 19 基本连接电路如图4 19所示 输入既可采用双端也可采用单端 输入端电源V1可由干电池供电 或专用隔离电源供电 输入信号范围为0 5V 输出端最好接到下一级双端输入电路上 3 使用注意事项 4 使用注意事项 4 20 4 2 7采样保持放大电路设计 1 SHC5320高速双极性采样 保持器 1 性能特点 2 内部结构与引脚说明 3 失调电压调整 4 典型接法 图4 23是失调电压调整电路 10k 电位器接
10、在3 4脚与负电源之间 通过调整可改变失调输出 图4 23失调电压调整电路 4 3有源滤波电路设计 4 3 1滤波器分类 1 无源滤波器 2 有源滤波器 各种滤波电路幅频特性如图4 27所示 4 27 1 低通滤波器 LPF 4 9 4 10 2 高通滤波器 HPF 3 带通滤波器 BPF 4 3 2有源滤波器设计原理 1 巴特沃斯滤波器 4 1 4 1 2 切比雪夫滤波器 4 26 4 27 4 28 4 29 3 贝塞尔滤波器 4 有源滤波器设计步骤 4 1 4 3 3有源滤波器设计实例 1 低通滤波器设计 1 压控电压源 VCVS 低通滤波器 4 28 2 二阶无限增益多路反馈 MFB
11、低通滤波器 4 29 4 31 4 29 4 32 3 反馈式超低频低通滤波器 4 30 2 高通滤波器设计 1 二阶压控电压源高通滤波器 4 31 2 二阶无限增益多路负反馈高通滤波器 4 32 3 带通滤波器设计 1 二阶压控电压源带通滤波器 4 33 2 无限增益多路负反馈二阶带通滤波器 4 40 4 34 4 34 4 带阻滤波器设计 1 双T带阻滤波器电路 4 35 2 无限增益多路负反馈二阶带阻滤波器 4 36 3 由带通变换到带阻的方法 5 多功能有源滤波器 4 39 4 39 4 4信号产生电路 4 4 1矩形波产生电路1 工作原理 4 46 4 47 2 振荡周期 4 41 4 48 4 49 4 50 4 51 4 52 3 占空比可调的矩形波产生电路 4 4 2正弦波产生电路 4 44 4 44 4 4 3三角波产生电路 4 47 4 4 4锯齿波发生器 4 5变换电路 4 5 1电压 频率 频率 电压变换电路 4 50 4 5 2电流 电压变换电路 4 53 4 53
