天大 测控 考研 传感技术与测控电路 运算放大器(修改稿) ppt课件.ppt

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1、运算放大器成继勋2010年8月内容提要电路基本结构主要参数理想模型基本组态运放电路的误差运放的保护运算放大器的应用运放的选用典型应用电路分析电路基本结构由差动输入级、中间放大级、输出级组成。下图为LM258的简化电路。输入级有共发射极电路、共发射极复合管电路、共集-共基电路、结型场效应管电路等不同电路。由复合管差动电路、恒流源电流镜组成。电路基本结构中间放大级Q10、Q11、Q12互补电压放大。输出级Q5、Q6、Q13互补推挽放大，Q7、Rsc限流保护。主要参数-最大额定值(极限参数)基本引出端：反相输入端、同相输入端、正电源端、负电源端、输出端、*调零端、*相位补偿端。（最大）电源电压

2、：双电源±Vs；单电源Vs或±1/2Vs（最大）输入电压或输入共模电压：一般为电源电压范围或略低。（最大）输入差分电压：±Vd，Vd一般为（正电源电压减去负电源电压）（最大）耗散功率：指允许芯片本身消耗的功率（发热），有的还给出环境温度升高时的降额规律或热阻Rja，或输出电流降额曲线。最高结温和/或工作环境温度范围：0~70℃，-25~85℃，-40~85℃，-40~105℃，-40~125℃，-55~125℃储存温度范围：-55~125℃，-65~150℃主要参数-电气特性输入失调电压Uos（μV~mV级）：反映了运放输入级差动电路的对称性，输入=0时的输出电压折算到输入端，或者说，使输

3、出=0，必须在输入附加的电压（静态的直流补偿电压），可通过调零消除。失调电压温度漂移系数ΔUos/ΔT（nV~μV级/℃）：输入失调电压的温度变化率。无法通过调零消除。输入偏置电流Iib（pA~nA级）：输出电压=0时两个输入偏置电流的平均值输入失调电流Ios（pA~nA级）：输出电压=0时两个输入端偏置电流的差两个输入端的偏置电流是不相等的，我们把它变成一个相等的部分Iib和两者之差Ios来分析。主要参数-电气特性输入失调电流温漂ΔIos/ΔT（pA级/℃）对于结型场效应管输入型运放，给出输入偏置电流-温度曲线。*输入电阻Rin（105~1013Ω），分差模和共模，指动态电阻。*输入电容

4、Cin（几p）*输出电阻Rout（数十Ω~几百Ω）大信号电压增益Avo，15~30000V/mV(85~150dB)，即开环差模增益。共模抑制比CMRR（60~145dB）：输出对共模电压的抑制能力：式中Ad为差模增益，Ac为共模增益。电源电压抑制比PSRR或SVRR（65~145dB）：输出对电源电压变化的抑制能力输入等效电压噪声和电流噪声（p-p值或rms值，0-10Hz）nV-μV级；pA级。输入等效电压噪声密度和电流噪声密度（rms值，1KHz、100Hz、10Hz）nV/√Hz级；fA~pA/√Hz级（在一定范围内，噪声和频带宽度的平方根成正比）通用运放噪声大、“零失调、零漂移”

5、运放电压噪声大，但电流噪声小。OP07等精密运放二者都小。主要参数-电气特性静态供电电流SupplyCurrent，功率消耗Powerdissipation或PowerConsumption（无负载时，与最大耗散功率区别）动态参数截止频率（3分贝带宽）fc：开环增益下降到0.707Avo时的频率增益带宽积GBW，GBP，或称单位增益带宽：增益下降到1时的频率f0f0=Adfc(电)压摆率SR(SlewRate)，转换速率V/us.SR与GBW正相关，例如OP07，GBW=0.3MHz，SR=0.1V/usLM258，GBW=0.7MHz，SR=0.3V/usTL81，GBW=2.5MHz，

6、SR=8V/us正弦信号的变化速率：故要求SR≥2πfUom（Uom-输出电压振幅）理想模型理想运算放大器的主要特征是：(1)差模电压增益Aod=∞；(2)共模抑制比CMRR=∞（共模增益=0）；(3）差模、共模输入电阻Rid、Ric=∞，偏置电流Iib=0；(4)输出电阻Ro=0；(5)失调电压Uos、失调电流Ios，以及它们的温度系数均为0；(6)转换速率SR=∞；带宽=∞；(7)干扰或噪声均为0。理想运算放大器有下列两个重要特性：(1)理想运算放大器的输出为有限电压时，两个输入端之间的电压差为0—“虚短”注：对于实际的运放，在闭环工作时“虚短”才成立。(2)理想运放两个输

7、入端的电流为0。分析运放电路的输出-输入关系时，利用上述两个特性。运放应用的三种基本组态反相组态：反相放大器的增益Af设Rs=0，由于i-=0，故iRf=iRF，即G点为“虚地”。注意：当信号源内阻不能忽略时Rp为匹配电阻，保证同相端和反相端对地电阻相等，以消除运放的偏流及其温度漂移的影响。当偏置在（Rf

8、

9、RF）上的压降Ib×（Rf

10、

11、RF）很小，在允许误差范围内时，可以不加Rp运放应用的三种基本组态反相加法器由于i