最新【非常好】第2章-运放参数与有源滤波器解析ppt课件.ppt

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1、【非常好】第2章-运放参数与有源滤波器解析2.1运放直流参数介绍1.理想运放在模拟电路教科书上，理想运放如图2-1所示。其中VIN-为反相输入，VIN+为同相输入，VO为输出，电源VDD、VSS也常用VCC、VEE表示。理想运放具有如下特点：输入部分：输入电流IB=0输入阻抗ZIN=∞输入电压范围VIN没有限制没有输入噪声电压与电流直流偏移VOS为0共模抑制比CMR=∞理想运放符号图图2-1理想运放符号图电源部分：VDD与VSS永远满足摆幅需求电源电流ISUPPLY=0电源电压抑制比PSRR=∞放大部分：开环增益AO=∞带宽B

2、W=0~∞谐波变形THD=0输出部分：VOUT=VSS~VDD摆率SR=∞输出电阻ZO=0输出电流IO满足负载需要图2-1理想运放符号图4.开环增益AOL运放的开环增益是输出电压信号与输入信号之差的比值。理想情况下的开环增益是无穷大。但实际上，由于开环增益是有限值，所以输出电压的变化ΔVOUT除以开环增益就是输入端的电压变化ΔV，如下式表示：AOL（dB）=20log（ΔVout/ΔV）输入电压变化ΔV可以用等效在运放输入端的电压源表示，这相当于一个输入端的误差源VOLERROR。该误差源乘以闭环增益，就是输出误差。当开环放大

3、倍数为无穷大时，该输入电压源电压为0，相当于输出误差为0。AOL的范围一般在95dB~120dB之间，与电压放大倍数之间的关系如下式：AOL（V/V）=10（AOL（dB）/20）一般情况下，每个运放的开环增益都不相同，差别可以达到30%。增益非线性是指在不同的输入信号时，放大倍数不是常数的现象，例如AD623的最大增益非线性为10ppm。一般运放手册没有该项参数。5.共模电压抑制比共模抑制比CMRR是放大器对共模输入信号的放大能力，由于该能力不是无穷大，所以引起CMRRERROR误差。CMRR用下式表示：CMRR（dB）=2

4、0log（ΔVCM/ΔV）这里ΔV是共模抑制等效的输入误差CMRRERROR，ΔVCM是共模输入电压的变化。一般情况下，共模抑制比的范围为45dB~90dB。例如，运放共模抑制比为80dB，则当输入3V的共模电压时，等效共模输入误差CMRRERROR为0.3mV。6.电源电压抑制比PSRR电源电压抑制比PSRR是运放对电源电压变化的灵敏度，典型的电源电压抑制比是60dB~100dB，例如，MCP601的PSRR典型值为88dB。电源电压抑制比PSRR（dB）=20log（ΔVSUPPLY/ΔV）这里ΔV是电源波动引起的输入电压

5、误差，就是PSRRERROR，VSUPPLY为VDD-VSS。例如，一个用电池供电的运放电路，具有闭环放大倍数是101V/V，该运放具有电源电压抑制比为66dB，则当电源电压从6.8V降到5.8V时，放大器的等效输入ΔV为0.5mV，引起输出变化为0.5mV*101=50.5mV，若是参考电源为4.096V的10位ADC，这相当于12.6个字（每个字为4mV）。7.共模输入电压范围VCM共模输入电压范围也是一个运放的重要参数。下面列出几个运放的输入电压范围。例如，AD623的共模输入电压范围为（－VS）-0.15V~（+VS）

6、－1.5VLM358的共模输入电压范围为0~VCC－1.5VMCP601的共模输入电压范围为VSS－0.3V~VDD－1.2VTLV2472的共模输入电压范围为0~VDD其实共模输入电压范围也就是输入电压，例如电压跟随器电路，电压在同相端输入，既是信号电压也是共模电压，还是输出电压，因此共模输入电压范围就是输出电压范围。若是放大器的闭环增益大于1，则运放的输入电压范围是由输出电压范围确定的。在单电源使用时，AD623的共模输入电压范围可以低于0V，这一点在有些传感器信号放大中特别有用，例如在-200℃与+200℃范围内，J型热

7、电偶输出电压-7.890mV~+10.777mV，则可以使用AD623直接放大该热电偶的输出信号。8.输出电压摆幅输出电压VOUT的摆幅VOM与运放输出结构、电源电压和负载电流有关。一般的双极型输出结构如图2-5所示，可知输出摆幅的正最大值VOM+=+VDD－VR1－Vsat，这里VR1为串联电阻R1上的压降，Vsat为晶体管的饱和压降。其中VR1和Vsat与输出电流有关。不同运放的输出电压VOUT的摆幅是不同的，通常运放的输出摆幅与正电源、负电源之间有1~2V的电位差，而满摆幅运放（rail-to-rail）的输出摆幅与正、

8、负电源之间的电位差小于100mV。运放的输出电压摆幅限制了输入信号范围，若需要增加摆幅应该增加电源电压，或是在电源电压确定的情况下，选择满摆幅运放。例如，MCP601最大输出电压摆幅：VOL=VSS+15mV，VOH=VDD－20mV，测试条件：RL=25k连接在VDD/2V