集成运算放大器应用电路设计

1、集成运算放大器应用电路设计第1页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四第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 变换电路第2页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四4.1 分立元器件放大电路设计第3页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四4.1.1 晶体管放大电路设计 5-15-2RL（4-1）（4-2）第4页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四图4-1 共射放大电路第5页，共129页，2022年

2、，5月20日，14点35分，星期四图4-2 共集电极放大电路第6页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四4-34-1（4-3）（4-4）（4-5）第7页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四图4-3 交直流负载线第8页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四（4-6）（4-7）（4-8）（4-7（4-6）第9页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四第10页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四44第11页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四第12页，共129页，2022年，5

3、月20日，14点35分，星期四第13页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四第14页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四第15页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四4.1.2 场效应管放大电路设计 第16页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四4.1.2 场效应管放大电路设计 4-44-4第17页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四4.1.2 场效应管放大电路设计 第18页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四4.1.2 场效应管放大电路设计 图4-4 场效应管放大电路

4、第19页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四4.1.2 场效应管放大电路设计 4-4第20页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四4.1.2 场效应管放大电路设计 4-4第21页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四4.1.2 场效应管放大电路设计 第22页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四4.2 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

5、 4.2.7 采样保持放大电路设计第23页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四4.2.1 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：A 741（单）、LM358（双）、LM324（四）、LF356等。 常用于对速度和精度要求不高的场合。第24页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四 2. 精密型运算放大器 精确度高。 典型型号：TLC4501/4502 、TLE2027/2037、TLE2022、TLC2201、TLC2254等。 常用于需要精确测量的场合。

6、 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。第25页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四 4. 高速型运算放大器 转换速率高，频率响应宽。 典型型号：LM318、 A 715、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

7、压供电、低功率消耗。 典型型号：TLV2211、TLV2262、TLV2264、TLE2021、 TLC2254、TLV2442、TLV2341等。 常用于便携式仪器，3V（或1.5V）的供电系统。第26页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四 6. 高阻型运算放大器 差模输入阻抗非常高，达1091012。 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。

8、常用于精密仪器、弱信号检测等自动控制仪表中。第27页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四 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、 A 791。 常用于高电压供电、大电流输出的场合。 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。第28页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四4.2.2 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

9、号 第29页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四图4-6 运放的新国标符号 第30页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四 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第31页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四 3. 理想运放的参数第32页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四 4. 集成运放的线性应用第33页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四 5. 集成运放的非线性应用第34页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四4.2.4 集成运放的选用原则

10、 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。第35页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四 （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。

11、 （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。第36页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四4.2.5 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。第37页，共129页，2022年，5月20日

12、，14点35分，星期四 调零方法：内部调零、外部调零。图4-8 运放调零方法 第38页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四 （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。C1C4：退耦电容，消除电源内阻造成低频、高频振荡。 低频：10 F 高频：0.01F 0.1 F第39页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四（4）保护问题 第40页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四4.2.2 简单电压

13、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 第41页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四A第42页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四第43页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四4.2.3 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第44页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四图4-11 交流电压放大电路 1第45页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四4-11第

14、46页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四2、单电源交流电压放大电路设计4-124-12第47页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四图4-12 单电源供电反相交流电压放大电路 第48页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四图4-13 单电源供电同相交流电压放大电路 第49页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四4-13第50页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四4.2.4 前置放大电路设计 4-14第51页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四4.2.4 前置放大电路设

15、计 图4-14 两级NE5532N前置放大电路图 第52页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四第53页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四4.2.5 差动放大电路设计图4-15 差动放大电路 4-15第54页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四4-16第55页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四图4-16 弱信号检测放大器 第56页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四4.2.6 隔离放大器 1、概述 第57页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四2、ISO130隔离

16、放大电路设计 4-17第58页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四2、ISO130隔离放大电路设计 4-17（1）性能特点 第59页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四（2）性能特点 4-18第60页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四（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05V。输出端最好接到下一级双端输入电路上。 第61页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四（3）使用注意事项 第62页，共

17、129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四（4）使用注意事项 4-20第63页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四78L05FFFF第64页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四4.2.7 采样保持放大电路设计1、SHC5320高速双极性采样/保持器 （1）性能特点第65页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四（2）内部结构与引脚说明4-214-22第66页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四（3）失调电压调整4-244-244-244-244-24（4）典型接法 图4-23是失调电压调整电路。10

18、k电位器接在3、4脚与负电源之间，通过调整可改变失调输出。图4-23 失调电压调整电路第67页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四21第68页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四1221第69页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四4.3 有源滤波电路设计4.3.1 滤波器分类1、无源滤波器4-254-26第70页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四4-264-25第71页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四2、有源滤波器第72页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四

19、各种滤波电路幅频特性如图4-27所示。4-27第73页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四（1）低通滤波器（LPF）（4-9）（4-10）第74页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四（2）高通滤波器（HPF）（4-11）（4-12）4-27（b）第75页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四（3）带通滤波器（BPF）（4-13）（4-15）（4-14）第76页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四（4-16）（4）带阻滤波器（BEF）（5）全通滤波器（4-17）第77页，共129页，2022年，5月20日，14

20、点35分，星期四4.3.2 有源滤波器设计原理1、巴特沃斯滤波器（4-18）4-1第78页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四4-1第79页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四（4-19）（4-20）（4-21）4-21第80页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四（4-22）（4-23）（4-24）（4-25）4-21第81页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四4-12、切比雪夫滤波器第82页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四（4-26）（4-27）（4-28）（4-29）第83页，

21、共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四3、贝塞尔滤波器第84页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四4、有源滤波器设计步骤4-1第85页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四4.3.3 有源滤波器设计实例1、低通滤波器设计4-28（4-10）（4-30）（1）压控电压源（VCVS）低通滤波器第86页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四4-28第87页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四4-284-204-1第88页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四（2）二阶无限增益多路

22、反馈（MFB）低通滤波器4-29（4-31）第89页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四4-29第90页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四（4-32）第91页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四（3）反馈式超低频低通滤波器4-304第92页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四4-30第93页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四44-34第94页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四2、高通滤波器设计（1）二阶压控电压源高通滤波器4-31（4-35）（4-36）4-

23、314-354-36第95页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四4-31第96页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四（2）二阶无限增益多路负反馈高通滤波器4-32（4-37）（4-38）4-324-374-38第97页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四4-32第98页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四3、带通滤波器设计（1）二阶压控电压源带通滤波器4-33（4-39）4-33第99页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四4-33第100页，共129页，2022年，5月20日，14点3

24、5分，星期四（2）无限增益多路负反馈二阶带通滤波器（4-40）4-34第101页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四4-34第102页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四（4-41）（4-42）（4-43）第103页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四4、带阻滤波器设计（1）双T带阻滤波器电路4-35（4-44）第104页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四4-35第105页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四（2）无限增益多路负反馈二阶带阻滤波器（4-45）4-36第106页，共12

25、9页，2022年，5月20日，14点35分，星期四4-36第107页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四（3）由带通变换到带阻的方法4-374-374-38第108页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四4-374-38第109页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四5、多功能有源滤波器4-39第110页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四4-39第111页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四4.4 信号产生电路第112页，共129页，2022年，5月20日，14点35分，星期四4.4.1 矩形波产生电路 1、工作原理4-404-41（4-46）（4-47）第113页，共129页，2022年