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1、运算放大器及其应用运算放大器及其应用集成运算放大器是一种具有很高放大倍数的多集成运算放大器是一种具有很高放大倍数的多级直接耦合放大电路。是发展最早、应用最广泛的级直接耦合放大电路。是发展最早、应用最广泛的一种模拟集成电路。一种模拟集成电路。集成电路分类集成电路分类集成电路分类集成电路分类按集成度按集成度按导电类型按导电类型按功能按功能小、中、大和超大规模小、中、大和超大规模双、单极性和两种兼容双、单极性和两种兼容数字和模拟数字和模拟各类型号集成芯片各类型号集成芯片运算放大器的特点运算放大器的特点1.元器件参数的一致性和对称性好；元器件参数的一致性和对称性好；2.电阻的阻值受到限制，大电阻常用三
2、极管恒流电阻的阻值受到限制，大电阻常用三极管恒流源代替，电位器需外接；源代替，电位器需外接；3.电容的容量受到限制，电感不能集成，故大电电容的容量受到限制，电感不能集成，故大电容、电感容、电感和变压器均需外接；和变压器均需外接；4.二极管多用三极管的发射结代替。二极管多用三极管的发射结代替。一、电路的基本组成一、电路的基本组成输入级输入级中间级中间级输出级输出级偏置偏置电路电路运算放大器方框图运算放大器方框图 输入级：输入级：输入电阻高，能减小零点漂移和抑制干输入电阻高，能减小零点漂移和抑制干扰信号，都采用带恒流源的差分放大器扰信号，都采用带恒流源的差分放大器。 中间级：中间级：要求电压放大倍
3、数高。常采用带恒流源要求电压放大倍数高。常采用带恒流源的共发射极放大电路构成。的共发射极放大电路构成。 偏置电路偏置电路:由镜像恒流源等电路组成由镜像恒流源等电路组成 输出级：输出级：与负载相接，要求输出电阻低，带负载与负载相接，要求输出电阻低，带负载能力强，一般由互补对称电路或射极输出器构成。能力强，一般由互补对称电路或射极输出器构成。集成集成集成集成运算放大器的管脚和符号运算放大器的管脚和符号反相反相输入端输入端同相同相输入端输入端+UCCUEEuo+uu+Auo信号传信号传输方向输方向输出端输出端实际运放开环实际运放开环电压放大倍数电压放大倍数(a)(b)(a)符号符号;(b)引脚引脚8
4、765F0071234U-U+-UCC+UCC输出输出集成运放集成运放 741的的电路原理图电路原理图同相输入同相输入输入级输入级偏置电路偏置电路中间级中间级输出级输出级+UCCuo+- -UEET12T1T2T3T4T5T6T7T8T9T10T11T13T14T16T18T17T20T15T19R1R2R3R4R5R7R8R9R10R11R12C 同相输入同相输入输出输出二、主要参数二、主要参数1.最大输出电压最大输出电压UOPP能使输出和输入保持不失真关系的最大输出电压。能使输出和输入保持不失真关系的最大输出电压。2.开环差模电压增益开环差模电压增益Auo运放没有接反馈电路时的差模电压放大
5、倍数。运放没有接反馈电路时的差模电压放大倍数。Auo愈愈高，所构成的运算电路越稳定，运算精度也越高。高，所构成的运算电路越稳定，运算精度也越高。6.共模输入电压范围共模输入电压范围UICM运放所能承受的共模输入电压最大值。超出此值，运放所能承受的共模输入电压最大值。超出此值，运放的共模抑制性能下降，甚至造成器件损坏。运放的共模抑制性能下降，甚至造成器件损坏。愈小愈好愈小愈好愈小愈好愈小愈好3.输入失调电压输入失调电压UIO4.输入失调电流输入失调电流IIO5.输入偏置电流输入偏置电流IIB1.开环电压放大倍数开环电压放大倍数 2.开环输入电阻开环输入电阻3.开环输出电阻开环输出电阻4.共模抑制
6、比共模抑制比由于实际运算放大器的技术指标接近理想化条件，由于实际运算放大器的技术指标接近理想化条件，用理想运算放大器分析电路可使问题大大简化用理想运算放大器分析电路可使问题大大简化,为此为此,后面对运算放大器的分析都是按其理想化条件进行的。后面对运算放大器的分析都是按其理想化条件进行的。三、理想运算放大器及其分析依据三、理想运算放大器及其分析依据 在分析运算放大器的电路时，一般将它看成是理在分析运算放大器的电路时，一般将它看成是理想的想的运算放大器。理想化的主要条件：运算放大器。理想化的主要条件：线性区：线性区：uo = Auo( (u+u)非线性区：非线性区：u+ u时，时，uo=+Uo(s
7、at) u+ u时，时，uo=+Uo(sat)u+ 0时，时，|T(j )|衰减很快衰减很快显然，电路能使低于显然，电路能使低于 0的的信号顺利通过，衰减很小，信号顺利通过，衰减很小，而使高于而使高于 0的信号不易通过，的信号不易通过，衰减很大，衰减很大，称一称一阶有源低通阶有源低通滤波器。滤波器。为了改善滤波效果，为了改善滤波效果，使使 0时信号衰减得时信号衰减得更快些，常将两节更快些，常将两节RC滤滤波环节串接起来，波环节串接起来，组成组成二阶有源低通滤波器。二阶有源低通滤波器。uoRFCR+ R1+ui+RC一阶一阶二阶二阶幅频特性幅频特性 0|Auf0|T(j )| Ob.b.有源高通
8、滤波器有源高通滤波器有源高通滤波器有源高通滤波器uiuoRFCR+ R1+幅频特性幅频特性 0|Auf0|T(j )| OSuC+ui+uo+ 模拟开关模拟开关模拟输入信号模拟输入信号a. a.电路电路2).采样保持电路采样保持电路采样保持电路采样保持电路，多用于模，多用于模-数转换电路（数转换电路（A/D）之之前前。由于。由于A/D转换需要一定的时间，所以在进行转换需要一定的时间，所以在进行A/D转换前必须对模拟量进行瞬间采样，并把采样值保转换前必须对模拟量进行瞬间采样，并把采样值保存一段时间，以满足存一段时间，以满足A/D转换电路的需要。转换电路的需要。用于数字电路、用于数字电路、用于数字
9、电路、用于数字电路、计算机控制及程序计算机控制及程序计算机控制及程序计算机控制及程序控制等装置中。控制等装置中。控制等装置中。控制等装置中。采样存储采样存储电容电容控制信号控制信号电压跟随器电压跟随器b.b.工作原理工作原理工作原理工作原理a.a.电路电路电路电路采样阶段采样阶段采样阶段采样阶段：uG为高电平，为高电平，S闭合闭合(场效应管导通场效应管导通)，ui对存储电容对存储电容C充电，充电，uo= uC= ui。保持阶段保持阶段保持阶段保持阶段：uG为为0，S断开断开(场效应管截止场效应管截止)，输出，输出保持该阶段开始瞬间的值不变。保持该阶段开始瞬间的值不变。采样脉冲采样脉冲采样脉冲采
10、样脉冲uitouGto采样速度愈高，愈接近模拟信号的变化情况。采样速度愈高，愈接近模拟信号的变化情况。SuC+ui+uo+ 3) 电压比较器电压比较器电压比较器的功能：电压比较器的功能：电压比较器的功能：电压比较器的功能：电压比较器用来比较输入信号与参考电压的大电压比较器用来比较输入信号与参考电压的大小。当两者幅度相等时输出电压产生跃变，由高电小。当两者幅度相等时输出电压产生跃变，由高电平变成低电平，或者由低电平变成高电平。由此来平变成低电平，或者由低电平变成高电平。由此来判断输入信号的判断输入信号的大小和极性。大小和极性。用途：用途：用途：用途：数模转换、数字仪表、自动控制和自动检测等技数模
11、转换、数字仪表、自动控制和自动检测等技术领域，以及波形产生及变换等场合术领域，以及波形产生及变换等场合。运放工作在开环状态或引入正反馈。运放工作在开环状态或引入正反馈。运放工作在开环状态或引入正反馈。运放工作在开环状态或引入正反馈。理想运放工作在饱和区的特点：理想运放工作在饱和区的特点：理想运放工作在饱和区的特点：理想运放工作在饱和区的特点： 1.输出只有两种可能输出只有两种可能+Uo (sat)或或Uo(sat)当当u+ u时，时，uo=+Uo (sat)u+uu 时，时，时，时，u uo o=+=+U Uo o (sat)(sat) u u+ +uu 时，时，时，时，u uo o= U U
12、o o (sat)(sat) 即即即即 u ui iUUUR R 时，时，时，时，u uoo= U Uo o (sat)(sat)可见，在可见，在ui=UR处输出电压处输出电压uo发生跃变。发生跃变。参考电压参考电压uitOUROuot+Uo (sat) Uo (sat)t1t2单限电压比较器：单限电压比较器：单限电压比较器：单限电压比较器：当当ui 单方向变化时，单方向变化时，uo 只变化一次。只变化一次。URuouiR2+ R1+电压传输特性电压传输特性 U Uo o(sat)(sat)+U Uo o(sat)(sat)uiuoOURuiUR，uo=+ Uo (sat)ui UR，uo=
13、Uo (sat)URuouiR2+ R1+uiuoURR2+ R1+ U Uo o(sat)(sat)+ +U Uo o(sat)(sat)uiuoOUR输入信号接在反相端输入信号接在反相端输入信号接在反相端输入信号接在反相端输入信号接在同相端输入信号接在同相端输入信号接在同相端输入信号接在同相端电压传输特性电压传输特性 U Uo o(sat)(sat)+U Uo o(sat)(sat)uiuoOURURuouiR2+ R1+uiuoURR2+ R1+Ot+Uo(sat) Uo(sat)uo输入信号接在反相端输入信号接在反相端输入信号接在反相端输入信号接在反相端输入信号接在同相端输入信号接在同
14、相端输入信号接在同相端输入信号接在同相端uitOUROuot+Uo (sat) Uo (sat)t1t2输出带限幅的电压比较器输出带限幅的电压比较器输出带限幅的电压比较器输出带限幅的电压比较器设稳压管的稳定电压为设稳压管的稳定电压为设稳压管的稳定电压为设稳压管的稳定电压为U UZ Z，忽略稳压管的正向导通压降忽略稳压管的正向导通压降忽略稳压管的正向导通压降忽略稳压管的正向导通压降则则则则 u ui i U UR R，u uo o =U UZ ZUZUZ电压传输特性电压传输特性Uo(sat)+Uo(sat)uiuoOURu ui iUUUR R 时，时，时，时，u uo o = U Uo o (
15、sat)(sat) uoRDZURuouiR2+ R1+过零电压比较器过零电压比较器过零电压比较器过零电压比较器利用电压比较器利用电压比较器利用电压比较器利用电压比较器将正弦波变为方波将正弦波变为方波将正弦波变为方波将正弦波变为方波URuouiR2+ R1+电压传输特性电压传输特性电压传输特性电压传输特性 U Uo o(sat)(sat)+U Uo o(sat)(sat)u ui iu uo oO OU UR R=0=0tuiO Otuo+Uo(sat)Uo(sat)O O(2).(2).滞回比较器滞回比较器滞回比较器滞回比较器上门限电压上门限电压上门限电压上门限电压下门限电压下门限电压下门限
16、电压下门限电压 电路中引入正反馈电路中引入正反馈电路中引入正反馈电路中引入正反馈(1)(1)提高了比较器的响应速度；提高了比较器的响应速度；提高了比较器的响应速度；提高了比较器的响应速度；(2)(2)输出电压的跃变不是发生输出电压的跃变不是发生输出电压的跃变不是发生输出电压的跃变不是发生在同一门限电压上。在同一门限电压上。在同一门限电压上。在同一门限电压上。RF当当uo = + Uo(sat)，则则当当uo= Uo(sat)，则，则门限电压受输门限电压受输出电压的控制出电压的控制R2 uoui+ R1+oF22uRRRu+ += =+ +)(o(sat)F22URRRUu + + += = =
17、 =+ + +)(o(sat)F22URRRUu + += = = =+ + +上门限电压上门限电压上门限电压上门限电压 UU+ + ：u ui i逐渐增加时的门限电压逐渐增加时的门限电压逐渐增加时的门限电压逐渐增加时的门限电压下门限电压下门限电压下门限电压下门限电压UU+ +：u ui i 逐渐减小时的门限电压逐渐减小时的门限电压逐渐减小时的门限电压逐渐减小时的门限电压uiuoO Uo(sat)+Uo(sat)电压传输特性电压传输特性uitOuoOt+Uo(sat)Uo(sat)两次跳变之间具有迟两次跳变之间具有迟滞特性滞特性滞回比较器滞回比较器RFuoui+ R1+根据叠加原理，有根据叠加
18、原理，有根据叠加原理，有根据叠加原理，有改变参考电压改变参考电压改变参考电压改变参考电压U UR R，可使传输特性沿横轴移动，可使传输特性沿横轴移动，可使传输特性沿横轴移动，可使传输特性沿横轴移动。可见：可见：传输特性不再对称于纵轴，传输特性不再对称于纵轴，+URRFR2uoui+ R1+u ui iu uo oO O U Uo o(sat)(sat)+ +U Uo o(sat)(sat)电压传输特性电压传输特性电压传输特性电压传输特性当参考电压当参考电压当参考电压当参考电压U UR R不等于零时不等于零时不等于零时不等于零时定义：定义：定义：定义：回差电压回差电压回差电压回差电压 与过零比较
19、器相比具有以下优点：与过零比较器相比具有以下优点：与过零比较器相比具有以下优点：与过零比较器相比具有以下优点：1.1.改善了输出波形在跃变时的陡度。改善了输出波形在跃变时的陡度。改善了输出波形在跃变时的陡度。改善了输出波形在跃变时的陡度。2.2.回差提高了电路的抗干扰能力，回差提高了电路的抗干扰能力，回差提高了电路的抗干扰能力，回差提高了电路的抗干扰能力， U U越大，抗干扰越大，抗干扰越大，抗干扰越大，抗干扰能力越强。能力越强。能力越强。能力越强。结论：结论：结论：结论：1.1.调节调节调节调节R RF F 或或或或R R2 2 可以改变回差电压的大小。可以改变回差电压的大小。可以改变回差电
20、压的大小。可以改变回差电压的大小。2.2.改变改变改变改变U UR R可以改变上、下门限电压，可以改变上、下门限电压，可以改变上、下门限电压，可以改变上、下门限电压， 但不影响回差但不影响回差但不影响回差但不影响回差电压电压电压电压 U U。电压比较器在数据检测、自动控制、超限控制报电压比较器在数据检测、自动控制、超限控制报电压比较器在数据检测、自动控制、超限控制报电压比较器在数据检测、自动控制、超限控制报警和波形发生等电路中得到广泛应用。警和波形发生等电路中得到广泛应用。警和波形发生等电路中得到广泛应用。警和波形发生等电路中得到广泛应用。解：解：解：解：对图（对图（对图（对图（1 1） 上门
21、限电压上门限电压上门限电压上门限电压 下门限电压下门限电压下门限电压下门限电压例：例：例：例：电路如图所示，电路如图所示，电路如图所示，电路如图所示， U Uo o(sat)(sat) =6V=6V，U UR R =5V=5V，R RF F =20k=20k ，R R2 2=1=10k0k ，求上、下门限电压。，求上、下门限电压。，求上、下门限电压。，求上、下门限电压。（1 1）R RF FR R2 2u uo ou ui i+ + + R R1 1+ + + + + +U UR R R RF FR R2 2u uo ou ui i+ + + R R1 1+ + + + （2 2）解：解：解：
22、解：对图（对图（对图（对图（2 2） 例：例：例：例：电路如图所示，电路如图所示，电路如图所示，电路如图所示， U Uo o(sat)(sat) =6V=6V，U UR R =5V=5V，R RF F =20k=20k ，R R2 2=1=10k0k ，求上、下门限电压。，求上、下门限电压。，求上、下门限电压。，求上、下门限电压。（1 1）（2 2）+ +U UR R R RF FR R2 2u uo ou ui i+ + + R R1 1+ + + + R RF FR R2 2u uo ou ui i+ + + R R1 1+ + + + （1 1）+ +U UR R R RF FR R2
23、2u uo ou ui i+ + + R R1 1+ + + + （2 2）u ui iu uo oO O- -6 6-2-22 26 6 图图图图(1)(1)的电压传输特性的电压传输特性的电压传输特性的电压传输特性图图图图(2)(2)的电压传输特性的电压传输特性的电压传输特性的电压传输特性u uo ou ui iO O-6 66 61.331.335.335.33R RF FR R2 2u uo ou ui i+ + + R R1 1+ + + + 例例1：图图中中所所示示为为运运放放组组成成的的过过温温保保护护电电路路，R 是是热热敏敏电电阻阻，温温度度升升高高阻阻值值变变小小。KA是是继
24、继电电器器，温温度度升升高高，超超过过规规定定值值，KA动动作作，自自动动切切断断电电源源。分分析其工作原理。析其工作原理。温度温度超过超过规定值，规定值，ui UR，uo= +UOM，T导通。导通。KA动作，动作，切断电源。切断电源。温度未超过规定值，温度未超过规定值，Ui11，因为，因为，因为，因为 | |F F |=1/3|=1/3，则，则，则，则考虑到起振条件考虑到起振条件AuF1,一般应选取一般应选取RF略大略大2R1。如果这个比值取得过大，会引起振荡波形严重失真。如果这个比值取得过大，会引起振荡波形严重失真。由运放构成的由运放构成的由运放构成的由运放构成的RCRC串并联正弦波振荡电
25、路不是靠运放串并联正弦波振荡电路不是靠运放串并联正弦波振荡电路不是靠运放串并联正弦波振荡电路不是靠运放内部的晶体管进入非线性区稳幅，而是通过在外部引内部的晶体管进入非线性区稳幅，而是通过在外部引内部的晶体管进入非线性区稳幅，而是通过在外部引内部的晶体管进入非线性区稳幅，而是通过在外部引入负反馈来达到稳幅的目的。入负反馈来达到稳幅的目的。入负反馈来达到稳幅的目的。入负反馈来达到稳幅的目的。带稳幅环节的电路带稳幅环节的电路带稳幅环节的电路带稳幅环节的电路(1)(1)热敏电阻具有负温度热敏电阻具有负温度热敏电阻具有负温度热敏电阻具有负温度系数，利用它的非线性可系数，利用它的非线性可系数，利用它的非线
26、性可系数，利用它的非线性可以自动稳幅。以自动稳幅。以自动稳幅。以自动稳幅。在起振时，由于在起振时，由于在起振时，由于在起振时，由于 u uOO 很很很很小，流过小，流过小，流过小，流过R RF F的电流也很小，的电流也很小，的电流也很小，的电流也很小，于是发热少，阻值高，使于是发热少，阻值高，使于是发热少，阻值高，使于是发热少，阻值高，使R RFF22R R1 1；即；即；即；即 A Au uF F 11。随着振荡幅度的不断加强随着振荡幅度的不断加强随着振荡幅度的不断加强随着振荡幅度的不断加强，u uOO增大，流过增大，流过增大，流过增大，流过R RF F 的电流也的电流也的电流也的电流也增大
27、，增大，增大，增大，R RF F受热而降低其阻受热而降低其阻受热而降低其阻受热而降低其阻值，使得值，使得值，使得值，使得A Au u下降，直到下降，直到下降，直到下降，直到R RF F=2=2R R1 1时，稳定于时，稳定于时，稳定于时，稳定于 A Au uF F =1=1， 振荡稳定。振荡稳定。振荡稳定。振荡稳定。半导体半导体半导体半导体热敏电阻热敏电阻热敏电阻热敏电阻 R R+ + + R RF FR R1 1 C C R RC C u uOO + +I ID DU UD D带稳幅环节的电路带稳幅环节的电路带稳幅环节的电路带稳幅环节的电路(2)(2)振荡幅度较小时振荡幅度较小时振荡幅度较小
28、时振荡幅度较小时正向电阻大正向电阻大正向电阻大正向电阻大振荡幅度较大时振荡幅度较大时振荡幅度较大时振荡幅度较大时正向电阻小正向电阻小正向电阻小正向电阻小 利用二极管的正向伏安利用二极管的正向伏安利用二极管的正向伏安利用二极管的正向伏安特性的非线性自动稳幅。特性的非线性自动稳幅。特性的非线性自动稳幅。特性的非线性自动稳幅。 R R+ + + R RF2F2R R1 1 C C R RC C u uOO + +D D1 1D D2 2R RF1F1u uf f+ + 稳幅环节稳幅环节稳幅环节稳幅环节2）矩形波发生器矩形波发生器矩形波产生电路矩形波产生电路矩形波产生电路矩形波产生电路 uc+ + U
29、 UR R+ + 1.1.电路结构电路结构电路结构电路结构 由滞回比较器、由滞回比较器、由滞回比较器、由滞回比较器、 RC RC充放电电路组成。充放电电路组成。充放电电路组成。充放电电路组成。电容电压电容电压电容电压电容电压u uc c 即是比较器即是比较器即是比较器即是比较器的输入电压，的输入电压，的输入电压，的输入电压，2.2.工作原理工作原理工作原理工作原理设电源接通时，设电源接通时，设电源接通时，设电源接通时， u uo o =+=+U UZ Z，u uc c(0)=0(0)=0。电阻电阻电阻电阻R R2 2两端的电压两端的电压两端的电压两端的电压U UR R即即即即是比较器的参考电压
30、。是比较器的参考电压。是比较器的参考电压。是比较器的参考电压。 u uo o 通过通过通过通过 R RFF对电容对电容对电容对电容C C充电，充电，充电，充电， u uc c 按指数规律增长。按指数规律增长。按指数规律增长。按指数规律增长。 RFCu uo o RoUzDZR2R1动画动画当当当当 u uo o =+=+U UZ Z时，时，时，时，电容充电，电容充电，电容充电，电容充电， u uc c上升，上升，上升，上升，电容放电，电容放电，电容放电，电容放电， u uc c下降，下降，下降，下降，当当当当u uc c= U= UR R 时，时，时，时，u uo o 跳变成跳变成跳变成跳变成
31、 U UZ Z当当当当 u uc c= U= UR R 时，时，时，时，u uo o 跳变成跳变成跳变成跳变成 + +U UZ Z，电容又重新充电。，电容又重新充电。，电容又重新充电。，电容又重新充电。2.2.工作原理工作原理工作原理工作原理放电放电放电放电uc+ + RFCu uo o RoUzDZR2R1RFCu uo o RoUzDZR2R1充电充电充电充电Z212RURRRU+ + = = 3.3.工作波形工作波形工作波形工作波形T T2T = TT = T1 1+T+T2 2电容充放电过程，电容充放电过程，电容充放电过程，电容充放电过程，u uc c的响应规律为的响应规律为的响应规律
32、为的响应规律为4.4.周期与频率周期与频率周期与频率周期与频率Z212U RRR+ + T T1U Uz zt tO Ouo,uC+ +Z212U RRR+ +UZ+UZ+ +U Uz zT T1矩形波的周期矩形波的周期矩形波的周期矩形波的周期矩形波的频率矩形波的频率矩形波的频率矩形波的频率充放电时间常数相同：充放电时间常数相同：充放电时间常数相同：充放电时间常数相同： = RC 矩形波常用于数字电路中作为信号源矩形波常用于数字电路中作为信号源矩形波常用于数字电路中作为信号源矩形波常用于数字电路中作为信号源在充电过程中在充电过程中在充电过程中在充电过程中在放电过程中在放电过程中在放电过程中在放
33、电过程中4. 运放在信号测量方面的应用运放在信号测量方面的应用在自动控制和非电测量等系统中，常用各种传感在自动控制和非电测量等系统中，常用各种传感在自动控制和非电测量等系统中，常用各种传感在自动控制和非电测量等系统中，常用各种传感器将非电量器将非电量器将非电量器将非电量( (如温度、应变、压力和流量等如温度、应变、压力和流量等如温度、应变、压力和流量等如温度、应变、压力和流量等) )的变化的变化的变化的变化转换为电信号转换为电信号转换为电信号转换为电信号( (电压或电流电压或电流电压或电流电压或电流) )，而后输入系统。但这，而后输入系统。但这，而后输入系统。但这，而后输入系统。但这种非电量的
34、变化是缓慢的，电信号的变化量常常很种非电量的变化是缓慢的，电信号的变化量常常很种非电量的变化是缓慢的，电信号的变化量常常很种非电量的变化是缓慢的，电信号的变化量常常很小小小小 ( (一般只有几毫伏到几十毫伏一般只有几毫伏到几十毫伏一般只有几毫伏到几十毫伏一般只有几毫伏到几十毫伏) )，所以要将电信号，所以要将电信号，所以要将电信号，所以要将电信号加以放大。加以放大。加以放大。加以放大。测量放大电路的作用是将测量电路或传感器送来测量放大电路的作用是将测量电路或传感器送来测量放大电路的作用是将测量电路或传感器送来测量放大电路的作用是将测量电路或传感器送来的微弱信号进行放大，再送到后面电路去处理。的
35、微弱信号进行放大，再送到后面电路去处理。的微弱信号进行放大，再送到后面电路去处理。的微弱信号进行放大，再送到后面电路去处理。一般对测量放大电路的要求是输入电阻高、噪声一般对测量放大电路的要求是输入电阻高、噪声一般对测量放大电路的要求是输入电阻高、噪声一般对测量放大电路的要求是输入电阻高、噪声低、稳定性好、精度及可靠性高、共模抑制比大、低、稳定性好、精度及可靠性高、共模抑制比大、低、稳定性好、精度及可靠性高、共模抑制比大、低、稳定性好、精度及可靠性高、共模抑制比大、线性度好、失调小、并有一定的抗干扰能力。线性度好、失调小、并有一定的抗干扰能力。线性度好、失调小、并有一定的抗干扰能力。线性度好、失
36、调小、并有一定的抗干扰能力。测量放大器的原理电路测量放大器的原理电路测量放大器的原理电路测量放大器的原理电路ui1+R2+uo2uo1uoR6R6R4R4+R2R1+ui2ui+A2A1A3 +对对对对A A1 1和和和和A A2 2有有有有对对对对A A3 3有有有有改变改变改变改变R R1 1的阻的阻的阻的阻值，即可调节值，即可调节值，即可调节值，即可调节电压放大倍数电压放大倍数电压放大倍数电压放大倍数5. 使用运算放大器应注意的几个问题使用运算放大器应注意的几个问题集集成成运运放放的的用用途途广广泛泛，在在使使用用前前必必须须进进行行测测试试，使使用用中中应应注注意意其其电电参参数数和和
37、极极限限参参数数符符合合电电路路要要求求，同时还应注意以下问题。同时还应注意以下问题。3.调零调零为了提高集成运放的精度为了提高集成运放的精度,消除因失调电压和失调消除因失调电压和失调电流引起的误差电流引起的误差,需要对集成运放进行调零。需要对集成运放进行调零。集成运放的调零电路有两类，一类是内调零，集集成运放的调零电路有两类，一类是内调零，集成运放设有外接调零电路的引线端成运放设有外接调零电路的引线端,按说明书连接即按说明书连接即可，如常用的可，如常用的 741，其中电位器，其中电位器RP可选择可选择10k的的电位器电位器,如图所示。如图所示。1.选用元件选用元件2.消振消振3.调零调零(1
38、)输入端保护输入端保护当输入端所加的电压过高时会损坏集成运放，可在当输入端所加的电压过高时会损坏集成运放，可在输入端加入两个反向并联的二极管，如图所示，将输输入端加入两个反向并联的二极管，如图所示，将输入电压限制在二极管的正向压降以内。入电压限制在二极管的正向压降以内。4.保护保护 A741的调零电路的调零电路RPVui20k 20k uO10k (1)输入端保护输入端保护输入端保护输入端保护ui1uORRui2(2)输出端保护输出端保护为了防止输出电压过大为了防止输出电压过大,可利用稳压管来保护，如图可利用稳压管来保护，如图所示，将两个稳压管反向串联，就可将输出电压限制所示，将两个稳压管反向
39、串联，就可将输出电压限制在稳压管的稳压值在稳压管的稳压值UZ的范围内。的范围内。uiuoR1R2RfDZ输出端保护输出端保护4.保护保护(3)电源保护电源保护为了防止正负电源接反，可用二极管保护，若电源为了防止正负电源接反，可用二极管保护，若电源接错，二极管反向截止，集成运放上无电压，如图所接错，二极管反向截止，集成运放上无电压，如图所示。示。ui2 UEEUCCD1uOui1D2电源保护电源保护5.相位补偿相位补偿集成运放在实际使用中遇到最棘手的问题就是自集成运放在实际使用中遇到最棘手的问题就是自激。要消除自激，通常是破坏自激形成的相位条件，激。要消除自激，通常是破坏自激形成的相位条件，这就是相位补偿，如图所示。其中，图这就是相位补偿，如图所示。其中，图(a)是输入分是输入分布电容和反馈电阻过大布电容和反馈电阻过大(1M)引起自激的补偿方引起自激的补偿方法，图法，图(b)中所接的中所接的RC为输入端补偿法，常用于高速为输入端补偿法，常用于高速集成运放。集成运放。(a)CRfuAR3ui1Ro(b)RCRfu oAR3ui1ui2R1R2相位补偿相位补偿6. 扩大输出电流扩大输出电流在输出端加接一级互补电路扩大输出电流。在输出端加接一级互补电路扩大输出电流。uORFR1ui+R2RBD1UCC+UCCD2RBT1T2
