多级放大电路

多级放大电路

12级电工

一：电路的设计

1、我们需要做一个带宽为10MHz ，增益>1000的放大电路，我们将其设定为两极，带宽为10MHz ，增益初步设定为50x50，每一级采用同相运算放大电路。

2、为什么要设为两极？

事实上，满足要求最简单的方法，我们可以找一个增益带宽积为10000的芯片，让增益为1000，则带宽便为10M ，但这样做电路的增益过大，电路的稳定性较差，由于放大电路的整体增益是等于各级增益之积，所以我们想到可以将电路做成两极，我们让每一级的增益为40，两极增益变为1600，这样不仅能达到老师的要求，电路的稳定性也将大大提高。

4、所需材料：电阻若干，增益带宽积为500的芯片两个个，型号为OPA690

5、相关计算 由于两极过后，增益会下降2，所以我们先将带宽确定为 ：

210BW =，35225210500Av ===

两级：12253535Av =⨯= 同相放大电路：1

f R R 1Av +=， 所以：R 1=1K Ω R f =34K Ω

5、电路图：

6、仿真分析

我们采用multisim元件库中的ＯＰＡ系列芯片进行仿真，用函数信号发生器输入1mV的电压，在输出端的到1.732V的电压，可知增益为1732倍，与理论值1600相差不很大，证明实验是正确的。

二：集成运放相关的知识

1、分类

1）、通用型运算放大器

通用型运算放大器就是以通用为目的而设计的。这类器件的主要特点是价格低廉、产品量大面广，其性能指标能适合于一般性使用。例mA741（单运放）、LM358（双运放）、LM324（四运放）及以场效应管为输入级的LF356 都属于此种。它们是目前应用最为广泛的集成运算放大器。

2）、高阻型运算放大器

这类集成运算放大器的特点是差模输入阻抗非常高,输入偏置电流非常小,一般rid>（109~1012）W,IIB 为几皮安到几十皮安。实现这些指标的主要措施是利用场效应管高输入阻抗的特点,用场效应管组成运算放大器的差分输入级。用FET 作输入级,不仅输入阻抗高,输入偏置电流低,而且具有高速、宽带和低噪声等优点,但输入失调电压较大。常见的集成器件有LF356、LF355、LF347（四运放）及更高输入阻抗的CA3130、CA3140等。

3）、低温漂型运算放大器

在精密仪器、弱信号检测等自动控制仪表中,总是希望运算放大器的失调电压要小且不随温度的变化而变化。低温漂型运算放大器就是为此而设计的。目前常用的高精度、低温漂运算放大器有OP-07、OP-27、AD508及由MOSFET 组成的斩波稳零型低漂移器件ICL7650 等。

4）、高速型运算放大器

在快速A/D 和D/A 转换器、视频放大器中,要求集成运算放大器的转换速率SR 一定要高,单位增益带宽BWG一定要足够大,像通用型集成运放是不能适合于高速应用的场合的。高速型运算放大器主要特点是具有高的转换速率和宽的频率响应。常见的运放有LM318、mA715 等,其SR=50~70V/ms,BWG>20MHz。

5）、低功耗型运算放大器

由于电子电路集成化的最大优点是能使复杂电路小型轻便,所以随着便携式仪器应用范围的扩大,必须使用低电源电压供电、低功率消耗的运算放大器相适用。常用的运算放大器有TL-022C、TL-060C 等,其工作电压为±2V~±18V,消耗电流为50~250mA。目前有的产品功耗已达微瓦级,例如ICL7600 的供电电源为1.5V,功耗为10mW,可采用单节电池供电。

6）、高压大功率型运算放大器

运算放大器的输出电压主要受供电电源的限制。在普通的运算放大器中,输出电压的最大值一般仅几十伏,输出电流仅几十毫安。若要提高输出电压或增大输出电流,集成运放外部必须要加辅助电路。高压大电流集成运算放大器外部不需附加任何电路，即可输出高电压和大电流。

2、使用时注意事项

（1）．集成运放的电源供给方式

集成运放有两个电源接线端+VCC和-VEE,但有不同的电源供给方式。对于不同的电源供给方式,对输入信号的要求是不同的。

1）对称双电源供电方式

运算放大器多采用这种方式供电。相对于公共端（地）的正电源（+E）与负电源（-E）分别接于运放的+VCC和-VEE管脚上。在这种方式下,可把信号源直接接到运放的输入脚上,而输出电压的振幅可达正负对称电源电压。

2）单电源供电方式

单电源供电是将运放的-VEE管脚连接到地上。此时为了保证运放内部单元电路具有合适的静态工作点,在运放输入端一定要加入一直流电位,如图3.2.1所示。此时运放的输出是在某一直流电位基础上随输入信号变化。对于图3.2.1交流放大器,静态时,运算放大器的输出电压近似为VCC/2,为了隔离掉输出中的直流成分接入电容C3。

（2）．集成运放的调零问题

由于集成运放的输入失调电压和输入失调电流的影响,当运算放大器组成的线性电路输入信号为零时,输出往往不等于零。为了提高电路的运算精度,要求对失调电压和失调电流造成的误差进行补偿,这就是运算放大器的调零。常用的调零方法有内部调零和外部调零,而对于没有内部调零端子的集成运放,要采用外部调零方法

3、输入电阻和输出电阻

输入电阻是从放大电路输入端看进去的等效电阻，定义为输入电压有效值Ui和输入电流有效值Ii之比，即Ri，Ri越大，表明放大电路从信号源索取的电流越小，放大电路所得到的输入电压Ui越接近信号源电压Us。然而，若信号源内阻

Rs是常量，为使输入电流大一些，则应使Ri小一些。因此，放大电路输入电

阻的大小要视需要而设计。

R

→

∞

i

放大电路输入信号是比较弱的，都要经过放大和处理后，再输出使用，输出信号的方式有多种，当输出信号流经一个电阻，则在电阻上产生压降，当这个电阻上的电压是传输给下一级或是直接使用时，那么这个电阻就称为输出电阻

R

=

o

三、感言：

我们在做电路的过程中，不仅要注意相关的要求，还要注意电路的稳定性问题，尽可能在达到要求的情况下提高电路的稳定性；理论分析和实际是有一定差距的，所以我们在做出成品后要进行调试，找出误差并修正；科学研究是一个严谨的过程，我们需要有严谨的态度，认真对待每一个细节。