教学计划电子竞赛培训内部资料课件

教学计划电子竞赛培训内部资料课件1一.如何选择运算放大器的类型和型号一.如何选择运算放大器的类型和型号2正确理解集成运算放大器的指标参数--------选择运放的依据影响“精度”的指标1.输入失调电压VOS(InputoffsetVoltage)

2.输入失调电流IOS(InputoffsetCurrent)4.开环增益

5.共模抑制比CMRR(Common——ModeRejectionRatio)6.电源抑制比PSRR(PowerSupplyRejectionRation)影响“速度”和“精度”的指标7.-3dB带宽BW(-3

dBBandwidth)和单位增益带宽8.建立时间10总谐波失真加噪声(THD+N)(TotalHarmonicDistortionPlusNoise)9.压摆率SR(SlewRate)3.输入偏置电流IB（InputBiasCurrent）正确理解集成运算放大器的指标参数--------选择运放的依3教学计划电子竞赛培训内部资料课件4教学计划电子竞赛培训内部资料课件5教学计划电子竞赛培训内部资料课件6

电压反馈运算放大器及电流反馈运算放大器电压反馈运算放大器VFA（VoltageFeedbackOperatiovalAmplifier）电流反馈运算放大器CFA（CarrentFecdbackOperatioualAmplifier）电压模运放（VoltageModeopAmp，电流模运放（CarrentModeopAmp）电流反馈运算放大器的原理及特点电流反馈运算放大器具有高速、宽带特性，压摆率SR，带宽可达

而且，在一定条件下，具有与闭环增益无关的近似恒定带宽。由于其优越的宽带特性，在视频处理系统、同轴电缆驱动放大器等领域得到广泛应用。

；电压反馈运算放大器及电流反馈运算放大器电压反馈运算放大器V7教学计划电子竞赛培训内部资料课件8教学计划电子竞赛培训内部资料课件9看出,RF越小,频带越宽。但是另一方面,RF越小,稳定性越差。所以RF不能无限制地小,一般要大于200Ω。为此,电流模运放接成跟随器时RF不能为零。看出,RF越小,频带越宽。但是另一方面,RF越小,稳定10“轨对轨”（RailtoRail）运算放大器“轨对轨”（RailtoRail）运算放大器11双电源运放和单电源运放双电源运放和单电源运放12教学计划电子竞赛培训内部资料课件13高精度、低噪声、低漂移集成运算放大器高精度、低噪声、低漂移集成运算放大器14教学计划电子竞赛培训内部资料课件15[例][例]162.1集成运算放大器的符号、模型和电压传输特性

二.

集成运算放大器及其基本应用同相输入端的输入信号与输出信号相位相同；反相输入端的输入信号与输出信号相位相反。2.1.1集成运算放大器的符号2.1集成运算放大器的符号、模型和电压传输特性二.集172.1.2集成运算放大器的模型uid

=ui+-

ui-：差模输入电压；Auo：集成运放的开环电压放大倍数；Ri：集成运放的输入电阻；Ro：集成运放的输出电阻。Ri→Ro→0Auo→Ii+=Ii-→0理想化理想化条件“虚断路”2.1.2集成运算放大器的模型uid=ui+-ui182.1.3集成运算放大器的电压传输特性线性放大区：uo

=Auo(ui+-ui-)=Auouid“虚短路”：Auo→uid→0限幅区：uo

=UCC或

UEE，uid

可以较大，不再“虚短路”。2.1.3集成运算放大器的电压传输特性线性放大区：uo=19反相电压传输特性反相电压传输特性202.2扩展线性放大范围——引入深度负反馈反相输入组态

负反馈——将反馈信号引向反相输入端，使反馈信号抵消部分输入信号，保证在输入信号较大时，uid仍然很小，在“虚短路”范围内，从而集成运算放大器工作在线性放大区。2.2扩展线性放大范围——引入深度负反馈反相输入组态负21同相输入组态可以保证运放工作在线性区同相输入组态可以保证运放工作在线性区22集成运算放大器用于“运算”的电路举例

（1）比例运算反相比例放大器

同相比例放大器

电压跟随器

集成运算放大器用于“运算”的电路举例（1）比例运算反相比例23（2）加、减运算反相加法器

同相加法器

相减器

若R1=R2=R3=R,若R1=R2

若

（2）加、减运算反相加法器同相加法器相减器若R1=R224相减器应用:1.实现减法运算;2.实现电平移位;3.抑制共模干扰;4.检测和监视电流;5.配合桥式传感器检测各种非电物理量信号.相减器应用:1.实现减法运算;25

利用相减器电路可以构成“称重放大器”。试问，输出电压uo与重量(体现在Rx变化上)有何关系。利用相减器电路可以构成“称重放大器”26仪表放大器仪表放大器27教学计划电子竞赛培训内部资料课件28

(3)积分、微分运算

微分电路

反相积分器

差分积分器

(3)积分、微分运算微分电路反相积分器差分积分器29(4)对数、反对数运算

对数运算电路

反对数运算电路

(4)对数、反对数运算对数运算电路反对数运算电路30

电压一电流变换(V/I)和电流一电压变换(I/V)电压一电流变换(V/I)负载电流与负载无关，而与输入信号成正比电压一电流变换(V/I)和电流一电压变换(I/V)电压一31电流一电压变换I/V电流一电压变换I/V32精密直流电压测量电路精密直流电压测量电路33二.有源RC滤波器

理想滤波器特性低通高通带通带阻全通二.有源RC滤波器理想滤波器特性低通高通带通带阻全通34

理想低通滤波器特性及其“逼近”勃特沃斯滤波器切比雪夫滤波器贝塞尔滤波器(线性相移)椭园滤波器理想低通滤波器特性及其“逼近”勃特沃斯滤波器切比雪夫35二阶低通二阶高通二阶带通二阶带阻二阶全通二阶低通二阶高通二阶带通二阶带阻二阶全通36

常用的一阶、二阶有源滤波器1.一阶有源RC滤波器常用的一阶、二阶有源滤波器1.一阶有源RC滤波器372.运放作为有限增益放大器的二阶有源滤波器2.运放作为有限增益放大器的二阶有源滤波器38二阶低通滤波器二阶低通滤波器39教学计划电子竞赛培训内部资料课件403，运放作为无限增益放大器的多重反馈有源滤波器3，运放作为无限增益放大器的多重反馈有源滤波器41二阶带通滤波器二阶带通滤波器42教学计划电子竞赛培训内部资料课件43双T网络带阻滤波器双T网络带阻滤波器44用带通和相加器构成的陷波器用带通和相加器构成的陷波器45教学计划电子竞赛培训内部资料课件465.全通滤波器一一移相器5.全通滤波器一一移相器476.状态变量滤波器一一多功能滤波器高通带通低通状态变量滤波器由积分器与相加器(相减器)组成6.状态变量滤波器一一多功能滤波器高通带通低通状态变量48参考电路高通带通低通带阻参考电路高通带通低通带阻49参考电路的计算机仿真参考电路的计算机仿真50教学计划电子竞赛培训内部资料课件51教学计划电子竞赛培训内部资料课件52教学计划电子竞赛培训内部资料课件531.程控滤波器举例命题1.程控滤波器举例命题54采用状态变量滤波器实现高通---带通---低通2.采用带通与相加器实现带阻3.采用带阻与低通组合实现高通采用状态变量滤波器实现高通---带通---低通55教学计划电子竞赛培训内部资料课件56TLC7528的引脚图与内部结构简图TLC7528的引脚图与内部结构简图57教学计划电子竞赛培训内部资料课件58DACADACBLHXXLLHXLLXH写状态保持保持保持保持写状态保持保持那么参考端（REF）与第一输出端（OUT1）之间的等效电阻为DACADACBLLL写状态保持那么参考端（REF）与第一输59教学计划电子竞赛培训内部资料课件60集成通用滤波器芯片举例------UAF42电源:+-6—18VSR:10V/usBWG=4MHZ集成通用滤波器芯片举例------UAF42电源:+-6—161教学计划电子竞赛培训内部资料课件62教学计划电子竞赛培训内部资料课件63研究、设计项目（2）：2.波形产生、分解与合成研究、设计项目（2）：64波形产生,分解与合成波形产生,分解与合成65教学计划电子竞赛培训内部资料课件66教学计划电子竞赛培训内部资料课件67滤波器的软件设计高阶有源滤波器可以用二阶和一阶级联，因为运放输出电阻很小，前后级影响小，总传递函数可由各级传递函数直接相乘得到。(一般用于低频)高频时用无源。高阶无源滤波器设计方法-------查表法，软件法，直接计算困难。滤波器的软件设计高阶有源滤波器可以用二阶和一阶级联，因为运放68有5个独立的储能元件，所以是5阶有5个独立的储能元件，所以是5阶69教学计划电子竞赛培训内部资料课件70教学计划电子竞赛培训内部资料课件71带内无起伏，带内群延迟基本为常数带内无起伏，带内群延迟基本为常数72教学计划电子竞赛培训内部资料课件73放大器设计举例1.根据要求选运放（精密？低漂移？宽带？高速？平衡输入？输出幅度？是单电源或是双电源？）

2.根据要求选电路（高输入阻抗--同相端输入？宽带高速？增益大小？----需要多级？增益可控？---程控放大？需要滤波器？要求带宽可变？要求负载能力？需要功率驱动？电源电压选取？-----------）放大器设计举例1.根据要求选运放（精密？低漂移？宽带？高速？7431.40dB宽带（100MHZ)射频放大器设计举例31.40dB宽带（100MHZ)射频放大器设计举例75研究、设计项目：4，生物信号数据采集系统（心电、脉博信号）研究、设计项目：764..心电脉博信号调理器4..心电脉博信号调理器77教学计划电子竞赛培训内部资料课件78教学计划电子竞赛培训内部资料课件79教学计划电子竞赛培训内部资料课件80教学计划电子竞赛培训内部资料课件815.程控放大器设计举例5.程控放大器设计举例825.程控放大器设计举例5.程控放大器设计举例83运放TLE20271倍（0dB）、3.162倍(10dB)10倍(20dB)

1倍（0dB）、10倍(20dB)1倍（0dB）、10倍(20dB)5.程控放大器设计举例运放TLE20271倍（0dB）、3.162倍(10dB)845.程控放大器设计举例5.程控放大器设计举例855.程控放大器设计举例5.程控放大器设计举例865.程控放大器设计举例5.程控放大器设计举例875.程控放大器设计举例5.程控放大器设计举例885.程控放大器设计举例5.程控放大器设计举例895.程控放大器设计举例5.程控放大器设计举例905.程控放大器设计举例5.程控放大器设计举例91

1.增益0dB---60dB,以5dB步进,最小输入5mV(有效值),2.带宽0—5MHZ,0—10MHZ可变,3.带内起伏<=0.1dB,带内接近线性相移,4.负载能力：50Ω上可得最大电压有效值为10V.振幅14V。题目设计1.框图OPA691,GBP=450MHZVCA810THS3120,--475mA,电源电压+-15V,带宽120MHZD/A6.宽带程控放大器设计举例

922.可控增益模块6.宽带程控放大器设计举例2.可控增益模块6.宽带程控放大器设计举例936.宽带程控放大器设计举例6.宽带程控放大器设计举例943.控制电路6.宽带程控放大器设计举例3.控制电路6.宽带程控放大器设计举例954.滤波器6.宽带程控放大器设计举例4.滤波器6.宽带程控放大器设计举例966.宽带程控放大器设计举例6.宽带程控放大器设计举例977.宽带程控放大器设计举例7.宽带程控放大器设计举例987.宽带程控放大器设计举例7.宽带程控放大器设计举例997.宽带程控放大器设计举例7.宽带程控放大器设计举例100教学计划电子竞赛培训内部资料课件101教学计划电子竞赛培训内部资料课件102教学计划电子竞赛培训内部资料课件103教学计划电子竞赛培训内部资料课件104教学计划电子竞赛培训内部资料课件105教学计划电子竞赛培训内部资料课件1063.1电压比较器3.1.1电压比较器的基本特性电压比较器的功能是比较两个输入电压的大小，据此决定输出是高电平还是低电平。高电平相当于数字电路中的逻辑“1”，低电平相当于逻辑“0”。比较器输出只有两个状态，不论是“1”或是“0”，比较器都工作在非线性状态。注意：在运算电路中所使用的“虚地”概念在非线性条件下不满足；只在临界状态时才可使用。3.1电压比较器注意：在运算电路中所使用的“虚地”概念在107

电压比较器的符号及传输特性电压比较器的符号及传输特性108教学计划电子竞赛培训内部资料课件109教学计划电子竞赛培训内部资料课件110教学计划电子竞赛培训内部资料课件111教学计划电子竞赛培训内部资料课件112整形后方波边沿不好，因为运放速度太低整形后方波113教学计划电子竞赛培训内部资料课件114教学计划电子竞赛培训内部资料课件115教学计划电子竞赛培训内部资料课件116教学计划电子竞赛培训内部资料课件117教学计划电子竞赛培训内部资料课件118教学计划电子竞赛培训内部资料课件119教学计划电子竞赛培训内部资料课件120教学计划电子竞赛培训内部资料课件121教学计划电子竞赛培训内部资料课件122教学计划电子竞赛培训内部资料课件123窗口比较器窗口比较器窗口比较器窗口比较器124教学计划电子竞赛培训内部资料课件125教学计划电子竞赛培训内部资料课件126波形变换-----三角波变锯齿波波形变换-----三角波变锯齿波127三角波变正弦波(1)滤波法(2)折线法(3)差分特性法三角波变正弦波(1)滤波法(2)折线法(3)差分128教学计划电子竞赛培训内部资料课件129函数发生器----8038函数发生器----8038130正弦波振荡器----文氏桥振荡器正弦波振荡器----文氏桥振荡器131移相器构成的正交正弦振荡器正弦波余弦波移相器构成的正交正弦振荡器正弦波余弦波132教学计划电子竞赛培训内部资料课件133一.如何选择运算放大器的类型和型号一.如何选择运算放大器的类型和型号134正确理解集成运算放大器的指标参数--------选择运放的依据影响“精度”的指标1.输入失调电压VOS(InputoffsetVoltage)

2.输入失调电流IOS(InputoffsetCurrent)4.开环增益

5.共模抑制比CMRR(Common——ModeRejectionRatio)6.电源抑制比PSRR(PowerSupplyRejectionRation)影响“速度”和“精度”的指标7.-3dB带宽BW(-3

dBBandwidth)和单位增益带宽8.建立时间10总谐波失真加噪声(THD+N)(TotalHarmonicDistortionPlusNoise)9.压摆率SR(SlewRate)3.输入偏置电流IB（InputBiasCurrent）正确理解集成运算放大器的指标参数--------选择运放的依135教学计划电子竞赛培训内部资料课件136教学计划电子竞赛培训内部资料课件137教学计划电子竞赛培训内部资料课件138

电压反馈运算放大器及电流反馈运算放大器电压反馈运算放大器VFA（VoltageFeedbackOperatiovalAmplifier）电流反馈运算放大器CFA（CarrentFecdbackOperatioualAmplifier）电压模运放（VoltageModeopAmp，电流模运放（CarrentModeopAmp）电流反馈运算放大器的原理及特点电流反馈运算放大器具有高速、宽带特性，压摆率SR，带宽可达

而且，在一定条件下，具有与闭环增益无关的近似恒定带宽。由于其优越的宽带特性，在视频处理系统、同轴电缆驱动放大器等领域得到广泛应用。

；电压反馈运算放大器及电流反馈运算放大器电压反馈运算放大器V139教学计划电子竞赛培训内部资料课件140教学计划电子竞赛培训内部资料课件141看出,RF越小,频带越宽。但是另一方面,RF越小,稳定性越差。所以RF不能无限制地小,一般要大于200Ω。为此,电流模运放接成跟随器时RF不能为零。看出,RF越小,频带越宽。但是另一方面,RF越小,稳定142“轨对轨”（RailtoRail）运算放大器“轨对轨”（RailtoRail）运算放大器143双电源运放和单电源运放双电源运放和单电源运放144教学计划电子竞赛培训内部资料课件145高精度、低噪声、低漂移集成运算放大器高精度、低噪声、低漂移集成运算放大器146教学计划电子竞赛培训内部资料课件147[例][例]1482.1集成运算放大器的符号、模型和电压传输特性

二.

集成运算放大器及其基本应用同相输入端的输入信号与输出信号相位相同；反相输入端的输入信号与输出信号相位相反。2.1.1集成运算放大器的符号2.1集成运算放大器的符号、模型和电压传输特性二.集1492.1.2集成运算放大器的模型uid

=ui+-

ui-：差模输入电压；Auo：集成运放的开环电压放大倍数；Ri：集成运放的输入电阻；Ro：集成运放的输出电阻。Ri→Ro→0Auo→Ii+=Ii-→0理想化理想化条件“虚断路”2.1.2集成运算放大器的模型uid=ui+-ui1502.1.3集成运算放大器的电压传输特性线性放大区：uo

=Auo(ui+-ui-)=Auouid“虚短路”：Auo→uid→0限幅区：uo

=UCC或

UEE，uid

可以较大，不再“虚短路”。2.1.3集成运算放大器的电压传输特性线性放大区：uo=151反相电压传输特性反相电压传输特性1522.2扩展线性放大范围——引入深度负反馈反相输入组态

负反馈——将反馈信号引向反相输入端，使反馈信号抵消部分输入信号，保证在输入信号较大时，uid仍然很小，在“虚短路”范围内，从而集成运算放大器工作在线性放大区。2.2扩展线性放大范围——引入深度负反馈反相输入组态负153同相输入组态可以保证运放工作在线性区同相输入组态可以保证运放工作在线性区154集成运算放大器用于“运算”的电路举例

（1）比例运算反相比例放大器

同相比例放大器

电压跟随器

集成运算放大器用于“运算”的电路举例（1）比例运算反相比例155（2）加、减运算反相加法器

同相加法器

相减器

若R1=R2=R3=R,若R1=R2

若

（2）加、减运算反相加法器同相加法器相减器若R1=R2156相减器应用:1.实现减法运算;2.实现电平移位;3.抑制共模干扰;4.检测和监视电流;5.配合桥式传感器检测各种非电物理量信号.相减器应用:1.实现减法运算;157

利用相减器电路可以构成“称重放大器”。试问，输出电压uo与重量(体现在Rx变化上)有何关系。利用相减器电路可以构成“称重放大器”158仪表放大器仪表放大器159教学计划电子竞赛培训内部资料课件160

(3)积分、微分运算

微分电路

反相积分器

差分积分器

(3)积分、微分运算微分电路反相积分器差分积分器161(4)对数、反对数运算

对数运算电路

反对数运算电路

(4)对数、反对数运算对数运算电路反对数运算电路162

电压一电流变换(V/I)和电流一电压变换(I/V)电压一电流变换(V/I)负载电流与负载无关，而与输入信号成正比电压一电流变换(V/I)和电流一电压变换(I/V)电压一163电流一电压变换I/V电流一电压变换I/V164精密直流电压测量电路精密直流电压测量电路165二.有源RC滤波器

理想滤波器特性低通高通带通带阻全通二.有源RC滤波器理想滤波器特性低通高通带通带阻全通166

理想低通滤波器特性及其“逼近”勃特沃斯滤波器切比雪夫滤波器贝塞尔滤波器(线性相移)椭园滤波器理想低通滤波器特性及其“逼近”勃特沃斯滤波器切比雪夫167二阶低通二阶高通二阶带通二阶带阻二阶全通二阶低通二阶高通二阶带通二阶带阻二阶全通168

常用的一阶、二阶有源滤波器1.一阶有源RC滤波器常用的一阶、二阶有源滤波器1.一阶有源RC滤波器1692.运放作为有限增益放大器的二阶有源滤波器2.运放作为有限增益放大器的二阶有源滤波器170二阶低通滤波器二阶低通滤波器171教学计划电子竞赛培训内部资料课件1723，运放作为无限增益放大器的多重反馈有源滤波器3，运放作为无限增益放大器的多重反馈有源滤波器173二阶带通滤波器二阶带通滤波器174教学计划电子竞赛培训内部资料课件175双T网络带阻滤波器双T网络带阻滤波器176用带通和相加器构成的陷波器用带通和相加器构成的陷波器177教学计划电子竞赛培训内部资料课件1785.全通滤波器一一移相器5.全通滤波器一一移相器1796.状态变量滤波器一一多功能滤波器高通带通低通状态变量滤波器由积分器与相加器(相减器)组成6.状态变量滤波器一一多功能滤波器高通带通低通状态变量180参考电路高通带通低通带阻参考电路高通带通低通带阻181参考电路的计算机仿真参考电路的计算机仿真182教学计划电子竞赛培训内部资料课件183教学计划电子竞赛培训内部资料课件184教学计划电子竞赛培训内部资料课件1851.程控滤波器举例命题1.程控滤波器举例命题186采用状态变量滤波器实现高通---带通---低通2.采用带通与相加器实现带阻3.采用带阻与低通组合实现高通采用状态变量滤波器实现高通---带通---低通187教学计划电子竞赛培训内部资料课件188TLC7528的引脚图与内部结构简图TLC7528的引脚图与内部结构简图189教学计划电子竞赛培训内部资料课件190DACADACBLHXXLLHXLLXH写状态保持保持保持保持写状态保持保持那么参考端（REF）与第一输出端（OUT1）之间的等效电阻为DACADACBLLL写状态保持那么参考端（REF）与第一输191教学计划电子竞赛培训内部资料课件192集成通用滤波器芯片举例------UAF42电源:+-6—18VSR:10V/usBWG=4MHZ集成通用滤波器芯片举例------UAF42电源:+-6—1193教学计划电子竞赛培训内部资料课件194教学计划电子竞赛培训内部资料课件195研究、设计项目（2）：2.波形产生、分解与合成研究、设计项目（2）：196波形产生,分解与合成波形产生,分解与合成197教学计划电子竞赛培训内部资料课件198教学计划电子竞赛培训内部资料课件199滤波器的软件设计高阶有源滤波器可以用二阶和一阶级联，因为运放输出电阻很小，前后级影响小，总传递函数可由各级传递函数直接相乘得到。(一般用于低频)高频时用无源。高阶无源滤波器设计方法-------查表法，软件法，直接计算困难。滤波器的软件设计高阶有源滤波器可以用二阶和一阶级联，因为运放200有5个独立的储能元件，所以是5阶有5个独立的储能元件，所以是5阶201教学计划电子竞赛培训内部资料课件202教学计划电子竞赛培训内部资料课件203带内无起伏，带内群延迟基本为常数带内无起伏，带内群延迟基本为常数204教学计划电子竞赛培训内部资料课件205放大器设计举例1.根据要求选运放（精密？低漂移？宽带？高速？平衡输入？输出幅度？是单电源或是双电源？）

2.根据要求选电路（高输入阻抗--同相端输入？宽带高速？增益大小？----需要多级？增益可控？---程控放大？需要滤波器？要求带宽可变？要求负载能力？需要功率驱动？电源电压选取？-----------）放大器设计举例1.根据要求选运放（精密？低漂移？宽带？高速？20631.40dB宽带（100MHZ)射频放大器设计举例31.40dB宽带（100MHZ)射频放大器设计举例207研究、设计项目：4，生物信号数据采集系统（心电、脉博信号）研究、设计项目：2084..心电脉博信号调理器4..心电脉博信号调理器209教学计划电子竞赛培训内部资料课件210教学计划电子竞赛培训内部资料课件211教学计划电子竞赛培训内部资料课件212教学计划电子竞赛培训内部资料课件2135.程控放大器设计举例5.程控放大器设计举例2145.程控放大器设计举例5.程控放大器设计举例215运放TLE20271倍（0dB）、3.162倍(10dB)10倍(20dB)

1倍（0dB）、10倍(20dB)1倍（0dB）、10倍(20dB)5.程控放大器设计举例运放TLE20271倍（0dB）、3.162倍(10dB)2165.程控放大器设计举例5.程控放大器设计举例2175.程控放大器设计举例5.程控放大器设计举例2185.程控放大器设计举例5.程控放大器设计举例2195.程控放大器设计举例5.程控放大器设计举例2205.程控放大器设计举例5.程控放大器设计举例2215.程控放大器设计举例5.程控放大器设计举例2225.程控放大器设计举例5.程控放大器设计举例223

1.增益0dB---60dB,以5dB步进,最小输入5mV(有效值),2.带宽0—5MHZ,0—10MHZ可变,3.带内起伏<=0.1dB,带内接近线性相移,4.负载能力：50Ω上可得最大电压有效值为10V.振幅14V。题目设计1.框图OPA691,GBP=450MHZVCA810THS3120,--475mA,