集成放大电路的运算电路设计.doc

集成放大电路的运算电路设计 一、任务与要求 ? 理解集成放大电路的线性特性。 ? 利用很放大电路的线性特性设计具有运算功能电路。 二、主要技术指标 ? 理解集成放大电路的构成、特性； ? 掌握运算电路的分析、设计方法； 三、电路原理 1、集成放大器 （1）运算放大器：是具有较高开环倍数并带有深度负反馈的多级直接耦合放大电路。 （2）基本电路构成：输入级、偏置电路、中间级、输出级。 a输入级 电路：一个高性能的差动放大器。 特点：输入电阻高，抑制温度漂移能力强，静态电流小。 b 中间级 电路：共射（共源）放大电路 特点：复合管做放大管，并以恒流源做集电极负载，以提高电压放大倍数。 c输出级 电路：互补对称输出电路 特点：输出级直接与负载相连，所以这一级要求有足够的电压放大幅度及输出及输出功率，满足负载的需要。同时要求输出电阻小，带负载能力强。一般由互补对称电路或射极输出器组成。输出电压范围宽，输出电阻小，非线性失真小。 d偏置电路 电路：电流源电路 特点：用来设置集成运放各级放大电路的静态工作点。 （3）基本分析方法 a在分析运算放大器时，为便于分析和计算，将它视作理想运算放大器，即 b由于运算放大开环放大倍数Auo相当高，可视为无穷大（Auo-∞）； c输入电阻ri相当大，可视为无穷大（ri-∞） d输出电阻ro很低，可视为趋于零（ro-0）； e共模抑制比KCMRR视为无穷大（KCMRR-∞）。 (4)原则 a 运算放大器的输出电压与两个输入端电压（u-为反相输入端；u+为同 相输入端对地电压）的关系为u-≈u，所以u--u+≈0,即（虚短）。 b由于理想运算放大器的输入电阻趋于无穷大，故认为反相输入端与 同相输入端的输入电流均趋于零，即i+≈i_≈0(虚断)。 1 (5)集成运算放大器的主要参数 a最大输出电压UOPP b开环电压放大倍数Auo c输入失调电压Uio d输入失调电流Iio e输入偏置电流IiB f最大共模输入电压UiCM (6)集成放大电路LM358 LM358内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电压无关。它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所用可用单电源供电源的使用运算放大器的场合。 2、零点漂移 （1）零点漂移可描述为：指当放大电路输入信号为零（即没有交流电输入）时，由于受温度变化，电源电压不稳等因素的影响，使静态工作点发生变化，并被逐级放大和传输，导致电路输出端电压偏离原固定值而上下漂动的现象 它又被简称为：零漂 （2）零点漂移的形成及产生原因 a 零点漂移是怎样形成的： 运算放大器均是采用直接耦合的方式，我们知道直接耦合式放大电路的各级的Q点是相互影响的，由于各级的放大作用，第一级的微弱变化，会使输出级产生很大的变化。当输入短路时（由于一些原因使输入级的Q点发生微弱变化 象：温度），输出将随时间缓慢变化，这样就形成了零点漂移。 b 产生零漂的原因是：产生零点漂移的原因很多，如电源电压不稳、元器件参数变值、环境温度变化等。其中最主要的因素是温度的变化，因为晶体管是温度的敏感器件，当温度变化时，其参数UBE、β、ICBO都将发生变化，最终导致放大电路静态工作点产生偏移。此外，在诸因素中，最难控制的也是温度的变化。 3、差分放大电路的动态分析 差模输入与差模特性： 差模输入：差分放大电路的两个输入信号大小相等，极性相反。 差模电压放大倍数：差模输出电压uod与差模输入电压uid的比值。 差模输入电阻：从放大电路两个输入端看进去所呈现的等效电阻。 差模输出电阻：差分放大电路两管集电极之间对差模信号所呈现的电阻。 差模输入 ui1 = – ui2 ，大小相同，极性相反。 差模输入电压 uid = ui1 – ui2 = 2ui1 使得 ic1 = – ic2，uo1 = –uo2 差模输出电压 uod = uC1 – uC2 = uo1 – ( – uo2)= 2uo1 差模电压放大倍数 差模输入电阻 Rid = 2rbe 差模输出电阻 Rod = 2RC 4、放大电路的基本