集成运算放大器应用电路设计

集成运算放大器应用电路设计第1页，课件共129页，创作于2023年2月第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，课件共129页，创作于2023年2月4.1分立元器件放大电路设计第3页，课件共129页，创作于2023年2月4.1.1晶体管放大电路设计

5-15-2RL（4-1）（4-2）第4页，课件共129页，创作于2023年2月图4-1共射放大电路第5页，课件共129页，创作于2023年2月图4-2共集电极放大电路第6页，课件共129页，创作于2023年2月4-34-1（4-3）（4-4）（4-5）第7页，课件共129页，创作于2023年2月图4-3交直流负载线第8页，课件共129页，创作于2023年2月（4-6）（4-7）（4-8）（4-7（4-6）第9页，课件共129页，创作于2023年2月第10页，课件共129页，创作于2023年2月44第11页，课件共129页，创作于2023年2月第12页，课件共129页，创作于2023年2月第13页，课件共129页，创作于2023年2月第14页，课件共129页，创作于2023年2月第15页，课件共129页，创作于2023年2月4.1.2场效应管放大电路设计

第16页，课件共129页，创作于2023年2月4.1.2场效应管放大电路设计

4-44-4第17页，课件共129页，创作于2023年2月4.1.2场效应管放大电路设计

第18页，课件共129页，创作于2023年2月4.1.2场效应管放大电路设计

图4-4场效应管放大电路第19页，课件共129页，创作于2023年2月4.1.2场效应管放大电路设计

4-4第20页，课件共129页，创作于2023年2月4.1.2场效应管放大电路设计

4-4第21页，课件共129页，创作于2023年2月4.1.2场效应管放大电路设计

第22页，课件共129页，创作于2023年2月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4.2.7采样保持放大电路设计第23页，课件共129页，创作于2023年2月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：μA

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，课件共129页，创作于2023年2月

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。

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，课件共129页，创作于2023年2月

4.高速型运算放大器转换速率高，频率响应宽。典型型号：LM318、μA

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，课件共129页，创作于2023年2月

6.高阻型运算放大器差模输入阻抗非常高，达109～1012Ω。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。常用于精密仪器、弱信号检测等自动控制仪表中。第27页，课件共129页，创作于2023年2月

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、μA

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，课件共129页，创作于2023年2月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运放的符号第29页，课件共129页，创作于2023年2月图4-6运放的新国标符号第30页，课件共129页，创作于2023年2月

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，课件共129页，创作于2023年2月

3.理想运放的参数第32页，课件共129页，创作于2023年2月

4.集成运放的线性应用第33页，课件共129页，创作于2023年2月

5.集成运放的非线性应用第34页，课件共129页，创作于2023年2月4.2.4集成运放的选用原则一般来讲，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，课件共129页，创作于2023年2月（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。

（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，课件共129页，创作于2023年2月4.2.5使用集成运放注意事项

（1）电源供给方式

①对称双电源供电方式。

②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，课件共129页，创作于2023年2月

调零方法：内部调零、外部调零。图4-8运放调零方法

第38页，课件共129页，创作于2023年2月

（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。C1～C4：退耦电容，消除电源内阻造成低频、高频振荡。

低频：10μF高频：0.01μF～0.1μF第39页，课件共129页，创作于2023年2月（4）保护问题

第40页，课件共129页，创作于2023年2月4.2.2简单电压放大电路设计

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，课件共129页，创作于2023年2月μA第42页，课件共129页，创作于2023年2月第43页，课件共129页，创作于2023年2月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，课件共129页，创作于2023年2月图4-11交流电压放大电路

1第45页，课件共129页，创作于2023年2月4-11第46页，课件共129页，创作于2023年2月2、单电源交流电压放大电路设计4-124-12第47页，课件共129页，创作于2023年2月图4-12单电源供电反相交流电压放大电路

第48页，课件共129页，创作于2023年2月图4-13单电源供电同相交流电压放大电路

第49页，课件共129页，创作于2023年2月4-13第50页，课件共129页，创作于2023年2月4.2.4前置放大电路设计

4-14第51页，课件共129页，创作于2023年2月4.2.4前置放大电路设计

图4-14两级NE5532N前置放大电路图

第52页，课件共129页，创作于2023年2月第53页，课件共129页，创作于2023年2月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，课件共129页，创作于2023年2月4-16第55页，课件共129页，创作于2023年2月图4-16弱信号检测放大器

第56页，课件共129页，创作于2023年2月4.2.6隔离放大器

1、概述

第57页，课件共129页，创作于2023年2月2、ISO130隔离放大电路设计

4-17第58页，课件共129页，创作于2023年2月2、ISO130隔离放大电路设计

4-17（1）性能特点

第59页，课件共129页，创作于2023年2月（2）性能特点

4-18第60页，课件共129页，创作于2023年2月（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0～5V。输出端最好接到下一级双端输入电路上。第61页，课件共129页，创作于2023年2月（3）使用注意事项

第62页，课件共129页，创作于2023年2月（4）使用注意事项

4-20第63页，课件共129页，创作于2023年2月78L05μFμFμFμF第64页，课件共129页，创作于2023年2月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，课件共129页，创作于2023年2月（2）内部结构与引脚说明4-214-22第66页，课件共129页，创作于2023年2月（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。10kΩ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，课件共129页，创作于2023年2月21第68页，课件共129页，创作于2023年2月1221第69页，课件共129页，创作于2023年2月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，课件共129页，创作于2023年2月4-264-25第71页，课件共129页，创作于2023年2月2、有源滤波器第72页，课件共129页，创作于2023年2月各种滤波电路幅频特性如图4-27所示。4-27第73页，课件共129页，创作于2023年2月（1）低通滤波器（LPF）（4-9）（4-10）第74页，课件共129页，创作于2023年2月（2）高通滤波器（HPF）（4-11）（4-12）4-27（b）第75页，课件共129页，创作于2023年2月（3）带通滤波器（BPF）（4-13）（4-15）（4-14）第76页，课件共129页，创作于2023年2月（4-16）（4）带阻滤波器（BEF）（5）全通滤波器（4-17）第77页，课件共129页，创作于2023年2月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，课件共129页，创作于2023年2月4-1第79页，课件共129页，创作于2023年2月（4-19）（4-20）（4-21）4-21第80页，课件共129页，创作于2023年2月（4-22）（4-23）（4-24）（4-25）4-21第81页，课件共129页，创作于2023年2月4-12、切比雪夫滤波器第82页，课件共129页，创作于2023年2月（4-26）（4-27）（4-28）（4-29）第83页，课件共129页，创作于2023年2月3、贝塞尔滤波器第84页，课件共129页，创作于2023年2月4、有源滤波器设计步骤4-1第85页，课件共129页，创作于2023年2月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，课件共129页，创作于2023年2月4-28第87页，课件共129页，创作于2023年2月4-284-204-1第88页，课件共129页，创作于2023年2月（2）二阶无限增益多路反馈（MFB）低通滤波器4-29（4-31）第89页，课件共129页，创作于2023年2月4-29第90页，课件共129页，创作于2023年2月（4-32）第91页，课件共129页，创作于2023年2月（3）反馈式超低频低通滤波器4-304第92页，课件共129页，创作于2023年2月4-30第93页，课件共129页，创作于2023年2月44-34第94页，课件共129页，创作于2023年2月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）4-314-354-36第95页，课件共129页，创作于2023年2月4-31第96页，课件共129页，创作于2023年2月（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，课件共129页，创作于2023年2月4-32第98页，课件共129页，创作于2023年2月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，课件共129页，创作于2023年2月4-33第100页，课件共129页，创作于2023年2月（2）无限增益多路负反馈二阶带通滤波器（4-40）4-34第101页，课件共129页，创作于2023年2月4-34第102页，课件共129页，创作于2023年2月（4-41）（4-42）（4-43）第103页，课件共129页，创作于2023年2月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，课件共129页，创作于2023年2月4-35第105页，课件共129页，创作于2023年2月（2）无限增益多路负反馈二阶带阻滤波器（4-45）4-36第106页，课件共129页，创作于2023年2月4-36第107页，课件共129页，创作于2023年2月（3）由带通变换到带阻的方法4-374-374-38第108页，课件共129页，创作于2023年2月4-374-38第109页，课件共129页，创作于2023年2月5、多功能有源滤波器4-39第110页，课件共129页，创作于2023年2月4-39第111页，课件共129页，创作于2023年2月4.4