放大器基本原理及应用

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 H ，带宽可达 100 M H Z 10 G ；Z 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。
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AV fO 1
Leabharlann Baidu
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B W G (U n ity — G a i n B a n d w i d t h ) 8. 建立时间 t r ( setting T im e )
影响“速度”的指标
9. 压摆率SR (Slew Rate) 10 总谐波失真加噪声(THD+N)(Total Harmonic
Distortion Plus Noise)
电压要稳定：参考电压、控制电压
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输入阻抗小：前级加跟随器 器件在一点接地
外部器件尽量靠近运放
宽带放大器设计
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2010年TI杯模拟电子系统专题邀请赛试题 宽带放大器（A题） 一、任务 设计制作一个5V单电源供电的宽带低噪声放大器，输出为50Ω阻性负载。 二、要求 1．基本要求 （1）限定采用高速运算放大器OPA820ID作为第一级放大电路，THS3091D 作为末级放大电路，利用DC-DC变换器TPS61087DRC为末级放大电路供电； （2）放大器电压增益≧40dB(100倍)，并尽量减小带内波动； （3）在最大增益下，放大器下限截止频率不高于20Hz，上限截止频率不低 于5MHz； （4）在输出负载上，放大器最大不失真输出电压峰峰值≥10V。 2．发挥部分 （1）在达到40dB电压增益的基础上，提高放大器上限截止频率，使之不低 于10MHz； （2）尽可能降低放大器的输出噪声； （3）放大器输入为正弦波时，可测量并数字显示放大器输出电压的峰峰值 和有效值，输出电压（峰峰值）测量范围为0.5～10V，测量相对误差小于 5%； （4）其他。
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3.“轨对轨”（Rail to Rail）运算放大器
“轨”(Rail)指”电源轨”
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4.双电源运放和单电源运放
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单电源供电
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滤波器设计
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5.如何查手册
高精度、低噪声、低漂移集成运算放大器
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[例]
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放大器设计的注意事项
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G ain )
V
I B1 I B 2 VOS V
RP
Zi
A
Z0
VO
6.
(Common—— Mode Rejection Ratio) 电源抑制比PSRR (Power Supply Rejection Ration)
7. -3dB带宽BW dB Bandwidth)和单位增益带宽 (-3
虚断
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由于运放的差模输入电阻很大，一般通用 型运算放大器的输入电阻都在1MΩ 以上。 因此流入运放输入端的电流往往不足1uA， 远小于输入端外电路的电流。故通常可把 运放的两输入端视为开路，且输入电阻越 大，两输入端越接近开路。 “虚断”是指在分析运放处于线性状态时， 可以把两输入端视为等效开路，这一特性 称为虚假开路，简称虚断。显然不能将两 输入端真正断路。
三.关于放大器的几点说明
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1.如何选择运算放大器的类型和型号
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虚短
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由于运放的电压放大倍数很大，一般通用 型运算放大器的开环电压放大倍数都在 80 dB 以上。而运放的输出电压是有限的，一 般在 10 V～14 V。因此运放的差模输入电 压不足1 mV，两输入端近似等电位，相当 于 “短路”。开环电压放大倍数越大，两 输入端的电位越接近相等。 “虚短”是指在分析运算放大器处于线性状 态时，可把两输入端视为等电位，这一特 性称为虚假短路，简称虚短。显然不能将 两输入端真正短路。
OPA842三级1000倍放大电路
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OPA842三级1000倍放大电路
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宽带运放设计抗干扰措施
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在进行高频小信号的放大的时候，频带比较宽， 当电路工作于较高的频带时很容易引起自激等不 良现象，因此要采部分与模拟电路部分隔离；取 各种抗干扰措施。本设计抗干扰主要措施如下： 第一，在电路布线是应尽可能使数字电路部分与 模拟电路部分隔离； 第二，信号传输屏蔽，信号之间尽量用焊接法， 减少用夹子夹或是插拔接头，信号传输使用同轴 线，接头使用SMA 接头； 第三，整个系统除信号输入、输出接口外全部用 金属外壳屏蔽。
SMA接头
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作业
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要求
三个人一组； 在Multisim或Proteus下进行仿真； 在Altuim Designer画出原理图和单面PCB版 图； 第一次做板经验收合格后方可领器件并做板 、调试； 时间：15周星期四评比，各组做好PPT答辩 。
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分类
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按照功能/性能分类，模拟运算放大器一般 可分为通用运放、低功耗运放、精密运放、 高输入阻抗运放、高速运放、宽带运放、 高压运放，另外还有一些特殊运放，例如 电流运放、电压跟随器等等。实际上由于 为了满足应用需要，运放种类极多。 竞赛涉及的主要是：通用运放、输入阻抗 运放、高速宽带运放和程控运放。
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2.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（Voltage Feedback Operatioval Amplifier） 电流反馈运算放大器CFA（Carrent Fecdback Operatioual Amplifier） 电压模运放（Voltage Mode op Amp ， 电流模运放（Carrent Mode op Amp）
RF RG
Av f ( s )
A v fo 1 S R F A v fo R1 C T
Av f ( s )
A v fo 1 SRF CT
fH
1 2 C T R F
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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。
创新实验室培训之
放大器基本原理、设计及应用
Contents
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原
理
基 本 应 用 宽 带放大器 注 意 事 项
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放大器原理
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运算放大器是目前应用最广泛的一种器件，虽 然各中不同的运放结构不同，但对于外部电路而言， 其特性都是一样的。运算放大器一般由 4 个部分组 成，偏置电路，输入级，中间级，输出级，其中输 入级一般是采用差动放大电路（抑制电源），中间 级一般采用有源负载的共射负载电路（提高放大倍 数），输出级一般采用互补对称输出级电路（提高 电路驱动负载的能力）。
影响“精度”的指标
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1. 输入失调电压VOS (Input offset Voltage) 2. 输入失调电流IOS(Input offset Current)
3. 输入偏置电流IB（Input Bias Current）
4. 开环增益 AVd ( O pen 5. 共模抑制比CMRR
R1
Vi
Loop
放大器
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加减法器
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比较器
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跟随器
电压跟随器作用：为了匹配 功率或者阻抗采用的方法。
比如输入信号虽然幅度够， 但是带负载能力差，为了 能有效驱动负载，就得加 一级跟随。 这个跟随也用来隔离后级 对前级造成的干扰。
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正确理解集成运算放大器的指标参数--------选择运放的依据