運(yùn)算放大器使用ppt課件

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集成運(yùn)放應(yīng)用,了解、認(rèn)識(shí)、掌握OP“家族”成員，恰當(dāng)選用它們，無(wú)疑對(duì)電子產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、電子設(shè)備的技術(shù)改造，電子電路的工程設(shè)計(jì)，電子產(chǎn)品的維護(hù)保養(yǎng)都是大有助益的。 弄清OP的電氣特性，并能正確測(cè)試諸多參數(shù)是準(zhǔn)確選擇OP、正確使用OP的前提。 下面扼要介紹OP的重要電氣參數(shù)的概念和測(cè)試電路。,1,按構(gòu)成分類,1、BJT ua741、lm324、lm358 2、CMOS （驅(qū)動(dòng)力差） ch14574、icl7613 3、Bi-MOS ca3130、ca3140 4、Bi-JFET lf356、lf357,2,當(dāng)代運(yùn)放的六支勁旅,時(shí)下發(fā)展最快的OP，是最具有特色的六大類OP。 ①通用OP； ②高精度OP； ③低噪聲OP； ④微偏流OP； ⑤高速OP； ⑥低功耗OP。,3,（一）通用OP系列,顧名思義，通用OP是指沒(méi)有特殊要求（如低噪、微偏流等），在普通電路中廣泛使用的性價(jià)比較好的運(yùn)算放大器。 通用OP初期典型產(chǎn)品是μA709、μA741（已興旺30年了）和LM30lA等。其中μA741是內(nèi)部有相位補(bǔ)償電路的先驅(qū)產(chǎn)品。至今電子工作者都非常喜用它，可稱是初期OP設(shè)計(jì)最為成功的優(yōu)秀產(chǎn)品。但是741的輸入級(jí)為雙極晶體管，所以偏流大，這是它的缺點(diǎn)。為了克服這些缺點(diǎn)，LF356和TL071等采用了FET作輸入級(jí)。但FET作輸入級(jí)的偏壓大，這又成了改進(jìn)品的缺點(diǎn)。進(jìn)一步的改進(jìn)是LF1411和AP7ll等內(nèi)有均衡的偏壓小的OP。其它新產(chǎn)品，內(nèi)部也已廣泛使用這種均衡技術(shù)。 開(kāi)始741在音響中使用，它的AC特性和噪聲特性較好，后來(lái)性能更好的RC4558和NE5532登場(chǎng)了，進(jìn)一步改良后的產(chǎn)品是LM833，它基本上能適應(yīng)一般音響對(duì)AC和噪聲特性以及轉(zhuǎn)換速率方面的要求。,4,5,6,（二）高精度OP系列,精密電子儀器儀表常常需要輸入電壓非常小，漂移很小的高精度OP。 高精度OP最重要的參數(shù)是失調(diào)電壓和漂移等DC參數(shù)，這個(gè)值越小精度越高，其價(jià)值也越大。而頻率特性就相對(duì)不那么重要了，通頻帶限制在DC～10Hz的范圍。 過(guò)去的高精度OP的典型產(chǎn)品是OP07等。產(chǎn)品內(nèi)偏置電路采用齊納二極管補(bǔ)償平衡的偏置調(diào)整技術(shù)，這在當(dāng)時(shí)是具有卓越的DC特性的產(chǎn)品。使用中，假設(shè)mV放大器設(shè)計(jì)要求增益大，那么當(dāng)開(kāi)環(huán)增益太小時(shí)就容易產(chǎn)生非線性失真。,7,8,（三）低頻噪OP系列,在高精度OP中，也談到“低頻噪聲特性”的重要性。 那里是指在DC附近（0.1～10Hz）頻帶內(nèi)噪聲低的重要性。這里所講的低噪OP，是寬帶范圍內(nèi)噪聲都很小的一類OP。 過(guò)去市面上廣泛運(yùn)用的低噪OP的代表產(chǎn)品為表le的OP27／37，其輸入噪聲電壓密度為3.2nV／√Hz，這在當(dāng)時(shí)曾引起轟動(dòng)。而新產(chǎn)品達(dá)到1nV／√Hz已不足為奇了。最新低噪OP從音響專用品到100MHz高頻的品質(zhì)都有顯著的提高。,9,10,（四）微偏流OP系列,隨著電子電路進(jìn)一步微型化，以及與特種傳感器配接，要求輸入偏流進(jìn)一步減小，盡管過(guò)去通用OP輸入偏流已小開(kāi)nA或pA的程度，但還是滿足不了要求。微電流OP的最新產(chǎn)品是偏流為fA級(jí)的新品。 微小電流OP的傳統(tǒng)產(chǎn)品如表1g中μPC252A和ICH8500A，這兩款都是MOSFET管做輸入級(jí)。輸入偏流小，不容申辯失調(diào)電壓和漂移電壓也應(yīng)相應(yīng)的小才能滿足要求，這已是眾所周知的事實(shí)；偏流會(huì)隨溫度升高而增大，溫度每上升10℃，電流大概將翻倍。,11,,12,（五）高速OP系列,通用OP和高精度OP是用在信號(hào)頻率比較低的場(chǎng)合，屬電壓負(fù)反饋型。高速OP運(yùn)用在高頻寬帶電子設(shè)備中。高速OP改用電流負(fù)反饋模式，與電壓負(fù)反饋相比具有不少優(yōu)越性，尤其在高頻寬帶和高轉(zhuǎn)換速度方面更勝一籌。 過(guò)去的高速OP如表1i中HA2525，它與其它通用OP不同，在OP外部安排了相位補(bǔ)償電路，設(shè)置合適的增益，正確設(shè)計(jì)相位補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，使頻響寬帶化。對(duì)初學(xué)者來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)合格的相位補(bǔ)償當(dāng)然不是一件容易的事。 LM318在內(nèi)部使用了前饋技術(shù)，將低速的PNP管成功地實(shí)現(xiàn)了高速化，但前饋技術(shù)的缺點(diǎn)是脈沖響應(yīng)要產(chǎn)生過(guò)份的上沖。 最新高速OP不只是在電路技術(shù)上下功夫，而是開(kāi)發(fā)高速化的制造工藝技術(shù)。一些廠家采用了多種新工藝，如CB（互補(bǔ)對(duì)）、DI（電介質(zhì)隔離）、VIP（垂直集成PNP）等來(lái)實(shí)現(xiàn)高速。由于這些工藝上的進(jìn)步，將截止頻率fT只有100MHz的PNP管，改造成能達(dá)數(shù)百兆的晶體管了。 電流反饋型高速OP是典型的新精品OP，典型代表產(chǎn)品如表1J。低耗電（5mA）頻帶寬880MHz的AD8001A就是采用XFCB（特高速互補(bǔ)對(duì)雙極晶體管）工藝制造而成。轉(zhuǎn)換速度高達(dá)1200V/μs，0.1％的建立時(shí)間為10ns的理想品。,13,14,（六）低功耗OP系列,低功耗電子電路是發(fā)展的大趨勢(shì)，對(duì)OP的要求也不例外。研究開(kāi)發(fā)提供微小電流也能工作的OP已有很長(zhǎng)歷史。 以往開(kāi)發(fā)的微功耗OP的典型代表產(chǎn)品如表1中的LM4250和μPC253。這種產(chǎn)品與前述產(chǎn)品不同，電源電流在1μA以下也能工作。當(dāng)然價(jià)格比通用品昂。,15,,16,運(yùn)算放大器的選擇原則與思路,原則：為某項(xiàng)應(yīng)用選擇最佳的運(yùn)算放大器需要對(duì)種種相互關(guān)聯(lián)的要求進(jìn)行研究 。 思路：外形尺寸、成本和性能（重點(diǎn)討論） 。,17,增益帶寬乘積(GBW),電壓反饋型增益運(yùn)算放大器的增益帶寬決定在某項(xiàng)應(yīng)用中的有用帶寬。該可用帶寬近似于增益帶寬與該應(yīng)用的閉環(huán)增益的商。對(duì)于電壓反饋型放大器，GBW是常數(shù)。許多應(yīng)用都因選擇寬得多的帶寬/轉(zhuǎn)換速率運(yùn)算放大器而獲益，以實(shí)現(xiàn)低失真、極佳的線性、良好的增益準(zhǔn)確度、增益平坦度及其他受反饋系數(shù)影響的特性。,18,功耗(LQ要求),靜態(tài)電流是許多應(yīng)用中的重要問(wèn)題。由于運(yùn)算放大器有可能對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的功率分配產(chǎn)生巨大的影響，因此靜態(tài)電流是至關(guān)重要的設(shè)計(jì)依據(jù)，尤其是在電池供電型應(yīng)用中。,19,軌-軌性能,軌至軌輸出可提供最大的輸出電壓擺幅，以實(shí)現(xiàn)最寬的動(dòng)態(tài)范圍。在便攜式、小型化的應(yīng)用場(chǎng)合，對(duì)運(yùn)放的低電壓、低功耗及最大效率提出了更高的要求:軌-軌運(yùn)算放大器，即滿電源電壓運(yùn)放具有較高所的電源利用率。此類運(yùn)放的電源電壓與輸出電壓之間的電壓差較低，如軌-軌輸出所的LMV931在5V供電時(shí)其輸出的典型值可達(dá)4.967V(負(fù)載為2KΩ的情況)，而且此電路能在1.8V、2.5V或5V電源供電下工作。,20,電壓噪聲(VN),由放大器產(chǎn)生的噪聲可能會(huì)對(duì)系統(tǒng)的極限動(dòng)態(tài)范圍、準(zhǔn)確度或分辨率有所限制。即使在慢速DC測(cè)量中，低噪聲運(yùn)算放大器也能夠提高準(zhǔn)確度。,21,失調(diào)電壓/失調(diào)電流,在直流/直流耦合精密放大中必須注意失調(diào)電壓/失調(diào)電流的影響。根據(jù)需要選擇低失調(diào)的運(yùn)放。,22,輸入偏置電流(IB),由于受到源阻抗或反饋?zhàn)杩沟挠绊懚赡墚a(chǎn)生失調(diào)誤差。采用高源阻抗或高阻抗反饋元件(比如跨阻抗放大器或積分器)的應(yīng)用往往要求低輸入偏置電流。FET輸入和CMOS運(yùn)算放大器一般可提供非常低的輸入偏置電流。,23,壓擺率,放大器輸出的最大變化率。當(dāng)把大信號(hào)驅(qū)動(dòng)至高頻時(shí)它是很重要的。運(yùn)算放大器的可用大信號(hào)帶寬由壓擺率來(lái)決定(f=SR／2∏A),24,運(yùn)放的負(fù)載能力,25,增益帶寬,26,共模抑制比,27,壓擺率,28,增益帶寬積,29,大信號(hào)頻率響應(yīng),(f=SR／2∏A),30,