运算放大器使用技巧

2007年5月
大学生电子信息科技创新基地
运放输出扩流方法

运放的电流输出能力；
LM324：source->40mA,sink->20mA uA741：<25mA

运放的静态功耗； 运放并联扩流法； 三极管单端扩流法； 三极管互补扩流法；

2007年5月
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高精度运放的使用技巧
Zi ( j )
Ui Ii
Ui R1R3 RLC j R 2Uo R2 R1R3 RLjc
2007年5月
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信号生成电路

压控振荡器
2007年5月
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信号生成电路

方波发生器

脉冲发生器
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信号生成电路
NE5532
TI
10
9.0
2007年5月
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运算放大器的分类

按生产工艺分类
Bi-Polar — LM324 J-FET —OPA604 J-FET输入级 —TL084 CMOS —TLC2652 Bi-CMOS —CA3140

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2007年5月
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运算放大器的主要性能指标

交流特性
增益带宽积GBW 摆率SR 大信号带宽BW 输入噪声电压密度En 电源抑制比PSRR

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运算放大器的分类

按照用途、功能分类
通用运放 音频运放 视频运放 仪表运放 电荷放大器 隔离放大器 可变增益放大器

直流特性 交流特性

运算放大器的分类



用途、功能 功耗 精密度 速度 工艺 反馈形式

运算放大器的工作条件
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2007年5月
运算放大器的主要性能指标

直流特性
开环电压增益AVD 共模抑制比CMRR 输入失调电压VIO 输入失调飘移VIOD 输入偏置电流IB 输出电流Io 输出摆幅VOSWING
NS
NS AD TI TI AD TI
1.0
1.5 0.6 300 20 140 3.0
0.5
0.7 0.3 1800 25 2500 13
GBW<10MHz Slew Rate < 10V/us GBW>10MHz Slew Rate > 10V/us

高速运放

注：有的厂商将GBW 50MHz以上的运放 划分为高速运放

2007年5月
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运算放大器的分类

按照功耗分类
普通运放（uA741@1.7~2.8mA,OPA690@6.2mA） 低功耗运放（如LM358、LM324、LMV358等）

特点： 工作电压低（最低可达2.7V），适合电池供电 多数为单电源供电 静态工作电流<1mA 输入输出范围大（Rail to Rail） 不少运放具有关断功能 增益带宽积较小（多数<10MHz），摆率（SR） 较小

2007年5月
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运放单电源使用技巧
运放的输入电压范围和输出电压范围； 什么是Rail to Rail的运放？ 单电源运放的使用； 通用运放的单电源使用；

2007年5月
大学生电子信息科技创新基地
运放的保护
差模输入过压保护 共模输入过压保护 输出过流保护 输出倒灌保护 电源退耦
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运算放大器的分类

按精密度分类

普通运放
常见Vos在mV数量级（uA741@15mV） Vos Drift在10uV/ ℃量级（ uA741@ 15uV/ ℃ ）

精密运放（常见如OP07） 特点：
Vos小 Vos Drift小 噪声小 CMRR大

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二、运算放大器典型应用电路

信号调理


放大、运算 变换 滤波
广义阻抗变换器GIC


参数变换

信号生成


脉冲信号 电压比较器 正弦波、三角波、锯齿波等
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2007年5月
信号调理电路

放大、运算电路
同相放大 反相放大 差分放大 加法运算 减法运算
2007年5月
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信号调理电路——变换

电流－电压转换
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信号调理电路——变换

精密整流电路
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ຫໍສະໝຸດ Baidu
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信号调理电路——滤波

有源低通滤波器
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参数变换电路

广义阻抗变换器

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——通常<100uV ——通常<2uV/℃ ——通常<20nV/√Hz ——通常>110db
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运算放大器的分类

按速度分类

型号
厂商
低速运放

GBW (MHz)
SR (V/us)
LM358
uA741 OP07 OPA690 OPA604 AD811 TL082

乘法运算 对数运算 积分电路 微分电路

2007年5月
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信号调理电路——放大、运算
反相放大电路
同相放大电路
加法电路
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信号调理电路——放大、运算
对数放大器
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信号调理电路——放大、运算
运算放大器的分类

按反馈形式分类

电压反馈

LM324

电流反馈
AD811 特点


高增益带宽积 高摆率 运用在视频放大、 通讯领域
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运算放大器的工作条件

电源
单电源供电 双电源供电


输入信号
差模输入 共模输入


输出信号与负载
小信号 功率输出

文氏桥正弦信号发生器
f 1 2 R3 R 4C1C 2
稳定条件： Av >=3; 图中W1、Z1、Z2起到稳幅作用
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信号生成电路

电压比较器
2007年5月
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三、运算放大器应用技巧
通用运放单电源使用技巧 运放的保护 运放输出扩流 高精度运放的使用技巧 高速运放的使用技巧
输入失调电压调零； 高精度运放输入滤波； 注意散热设计与电源退耦； 弱信号放大电路的接地对策； 弱信号放大电路的输入保护；

使用屏蔽信号线； 注意PCB漏电流的影响；

2007年5月
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高速运放的使用技巧
如何改善电路稳定，消除自激？ 注意输入端分布电容对带宽的影响； 注意输出负载是否是容性负载； 注意电源退耦； 使用电压反馈运放还是电流反馈运放？

2007年5月
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四、思考
2007年5月
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运算放大器使用技巧
——如何选择与合理使用
2007年5月
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Agenda
运算放大器的主要性能指标 运算放大器典型应用电路 运算放大器应用技巧与注意事项 电路设计思考

2007年5月
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一、运算放大器主要性能指标及其分类

运算放大器的主要性能指标