OP放大器電路及應用

前言

　　在現(xiàn)代電子技術領域，OP放大器作為高性能、多用途、小信號的電壓放大器得到了廣泛應用，其相關知識已成為電子領域從業(yè)人員必備的專業(yè)基礎。從學校教科書到學者論文專著，均具有廣泛而深入的論述。然而，對于工作在設計與生產(chǎn)第一線的技術人員，在工作實踐中還是會遇到種種問題，這些問題難以用理想運放的概念解釋處理，看似簡單的OP放大器其實并不是容易操控的小玩具。究其原因，無非是運放內(nèi)部的復雜性和使用環(huán)境的復雜性所致。這種客觀存在的復雜性與教科書中論述的運放的理想特性差距甚大，而且在很多應用場合不容忽視。不能否定的是，對O放大器非理想特性的分析在理論上是相當復雜的問題。本書試圖在有限的理論分析的基礎上將OP放大器的幾種典型應用領域中的實際問題作一些剖析，提出解決實際運放應用中的一些具體問題的基本思路和方法，并提供了大量實用電路，希望能對讀者有所裨益?！　】紤]到運放基本概念的重要性，本書第1章首先介紹了OP放大器的一般概念、特性和參數(shù)。這些知識對使用者而言，無論如何都是必不可少的，也是非常具有實用價值的。在此基礎上，討論了非理想運放的等效模型、輸入失調(diào)以及溫漂的處理方法、噪聲的抑制和防止運放工作中產(chǎn)生自激的措施等實用知識。在后續(xù)的章節(jié)中，按OP放大器的幾種典型應用分別介紹了反相應用、同相應用、差動應用、非線性函數(shù)、振蕩與波形發(fā)生、電壓比較等領域的應用問題。各章內(nèi)容基本上都是按典型電路、基本特性、存在問題、實用電路和工程實際問題的處理方法這樣的思路層層展開，對所述電路以盡量簡明的理論分析作必要的說明，重點還是在實用中可能遇到的問題以及解決問題的思路與方法。多數(shù)電路經(jīng)過實踐驗證。電子技術是一門實驗科學，也是工程技術，所有的理論都能經(jīng)受實踐的考核。而理論結合實踐，一面學習、一面實踐也是學習電子技術的最佳方法，讀者不妨對書中所述電路進行實驗，在實驗中發(fā)現(xiàn)問題，學習提高，應該能夠有所收獲?！　‰S著微電子技術的飛速發(fā)展，許多原本是OP放大器擔任的工作正在被專用集成電路取代，從知識延伸、拓展視野的角度，本書介紹了一些專用集成電路如儀用放大器、函數(shù)發(fā)生器、比較放大器等電路的相關知識，具有一定的實用價值。　　本書內(nèi)容偏重于0P放大器的實際應用，涉及的也是最基本的幾類常規(guī)應用電路，對各種運放應用中的理論分析按“必需”、“適度”的原則進行講解。本書通俗易懂，解決實際問題。深度廣度或許未能滿足讀者所需，敬請見諒。書中若有謬誤不當之處，懇請讀者賜教斧正。

內(nèi)容概要

本書系“實用電子技術叢書”之一。本書主要對OP放大器在實際應用中的一些具體問題以及相關實用電路進行了分析、講解。用一章的篇幅介紹集成運放的相關概念、主要參數(shù)和應用常識，以及一些普遍性問題的解決方法。其他七章分別討論OP放大器在反相應用、同相應用、差動應用、微積分電路、非線性函數(shù)、電壓比較、振蕩電路中的各種應用電路。以基本電路、工作原理、存在問題、實用電路和擴展應用的思路逐步深入。  　本書適合具有一定設計或應用OP放大電路基礎的電子技術人員或電子愛好者使用，也能作為高等院校電子及其相關專業(yè)師生的參考讀物。本書對在校學生參與電子競賽等創(chuàng)新活動有重要參考價值。

書籍目錄

第1章 集成運放應用基礎 　1.1 集成運放的組成 　　1.1.1 集成運放的基本構成 　　1.1.2 集成運放的表示符號與引腳功能 　1.2 集成運放的主要參數(shù) 　　1.2.1 直流參數(shù) 　　1.2.2 交流參數(shù) 　　1.2.3 集成運放的分類 　1.3 集成運放的等效模型 　　1.3.1 理想運放 　　1.3.2 實際運放模型 　1.4 實際運放 　　1.4.1 運算誤差 　　1.4.2 調(diào) 零 　　1.4.3 噪 聲 　1.5 集成運放的自激與補償 　　1.5.1 集成運放的自激 　　1.5.2 集成運放的相位補償 　　1.5.3 造成運放工作不穩(wěn)定的其他因素 第2章 反相放大電路的原理與應用 　2.1 基本反相輸入應用電路 　　2.1.1 基本反相放大電路 　　2.1.2 高精度反相放大電路 　　2.1.3 高輸入阻抗反相放大電路 　　2.1.4 反相放大器的實際特性 　2.2 加法運算電路 　　2.2.1 反相輸入加法運算電路 　　2.2.2 實際應用中的瞬態(tài)響應問題 　　2.2.3 使用高速運放 　　2.2.4 進行超前補償 　2.3 電流—電壓轉換 　　2.3.1 I／V轉換電路 　　2.3.2 微電流轉換技術 　　2.3.3 V／I轉換電路 第3章 同相放大電路的原理與應用 　3.1 基本同相輸入放大電路 　　3.1.1 同相放大器的基本特點 　　3.1.2 基本電路 　　3.1.3 同相放大器的實際特性 　　3.1.4 同相放大器的實際問題 　3.2 同相放大電路中的自舉技術 　　3.2.1 阻容耦合的電壓跟隨器 　　3.2.2 阻容耦合同相交流放大器 　3.3 同相輸入加法器 　　3.3.1 同相輸入加法器 　3.4 同相放大電路的系統(tǒng)技術 　　3.4.1 同軸電纜的分布電容處理 　　3.4.2 脈沖放大器的增益：微調(diào) 　　3.4.3 高壓輸出電壓跟隨器 　　3.4.4 輸入端微電流保護 第4章 差動放大電路的原理與應用 　4.1 基本差動放大電路 　　4.1.1 差動放大電路的基本特點 　　4.1.2 基本差動放大電路 　4.2 實用差動放大電路 　　4.2.1 不受信號源阻抗影響的差動放大電路 　　4.2.2 高輸入阻抗型差動放大電路 　　4.2.3 增益可變的高輸入阻抗型差動放大器 　　4.2.4 反相輸入型差動放大器 　　4.2.5 三運放儀用放大器 　4.3 集成儀用放大器INA114 　　4.3.1 引腳與封裝 　　4.3.2 主要電氣參數(shù) 　　4.3.3 基本接法與增益 　　4.3.4 噪聲特性 　　4.3.5 失調(diào)／偏移的修正 　　4.3.6 輸入共模范圍 　　4.3.7 輸入保護 　　4.3.8 輸出檢測(僅適用于SOL.16封裝) 　　4.3.9 應用舉例 　4.4 差動放大電路應用中的幾個問題 　　4.4.1 消除噪聲 　　4.4.2 偏置電路 　　4.4.3 動態(tài)范圍 　　4.4.4 輸入電纜 第5章 集成運放在微分、積分電路中的應用 　5.1 基本積分電路以及理想特性 　　5.1.1 反相積分器 　　5.1.2 同相積分器 　　5.1.3 差動積分器 　　5.1.4 其他類型的積分電路 　5.2 積分運算電路的誤差 　　5.2.1 輸入失調(diào)電壓與電流的影響 　　5.2.2 增益與帶寬的影響 　　5.2.3 電容特性的影響 　　5.2.4 輸出動態(tài)范圍的影響 　　5.2.5 輸入端漏電流的影響 　5.3 微分運算電路 　　5.3.1 基本微分器和理想微分特性 　　5.3.2 改進型微分電路 　　5.3.3 比例微分電路 　　5.3.4 差動微分電路 　5.4 積分微分電路的應用 　　5.4.1 電感模擬器 　　5.4.2 電容倍增電路 　　5.4.3 V／F變換器和F／V變換器 第6章 集成運放基于非線性元件的應用 　6.1 對數(shù)與反對數(shù)運算 　　6.1.1 對數(shù)運算電路 　　6.1.2 反對數(shù)運算電路 　6.2 限幅電路 　　6.2.1 穩(wěn)壓二極管構成的限幅器 　　6.2.2 二極管限幅電路 　　6.2.3 輸入回路的二極管限幅電路 　6.3 二極管絕對值與線性檢波電路 　　6.3.1 二極管檢波器 　6.4 峰值檢測與保持電路 　　6.4.1 峰值檢測器的工作原理 　　6.4.2 實用峰值檢測器 　　6.4.3 低漂移峰值保持電路 第7章 集成運放在電壓比較器中的應用 　7.1 比較器的主要特性與運放的選擇 　7.2 單門限電位比較器 　7.3 滯回比較器 　7.4 窗孔比較器 　　7.4.1 用集成運放構成的窗孔比較器 　　7.4.2 用集成比較器構成的窗孔比較器 　7.5 電壓比較器的應用 　　7.5.1 提高電壓比較器的可靠性 　　7.5.2 電壓比較器的應用電路 第8章 集成運放在振蕩電路中的應用 　8.1 振蕩電路的種類與應用 　8.2 正弦波振蕩電路 　　8.2.1 正弦波振蕩電路的原理 　　　　8.2.2 RC振蕩器 　8.3 多諧振蕩器 　　8.3.1 多諧振蕩器的概念 　　8.3.2 使用滯回比較器構成方波振蕩器 　　8.3.3 占空比可調(diào)的方波振蕩器 　　8.3.4 其他波形發(fā)生器 　8.4 定時電路 　　8.4.1 單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器 　　8.4.2 長時間延時器 　　8.4.3 數(shù)字電路中的接口 　　8.4.4 單電源振蕩器與定時電路 　8.5 專用函數(shù)發(fā)生器

章節(jié)摘錄

　　12.跨導型　　跨導型是利用輸入電壓來控制輸出電流的集成運放，跨導可以通過外加通過外加偏置的方法來改變，輸出電流能夠在很寬范圍內(nèi)變化。主要產(chǎn)品F3401、MC；3401、LM3900等?！　?3.程控型　　程控型集成運放能用外部電路控制其工作狀態(tài)。這種集成運放當偏置電流值改變時，它的參數(shù)也將隨之變化，使用靈活，特別適用于測量電路?！　?4.組件型組件型　　集成運放時利用單片式集成電路和分立元件組合成的一種具有獨特性能的電路，其電氣性能可遠遠超過同類型的產(chǎn)品，因此是一種品種發(fā)展很快而又具有廣闊前景的一類電路。比較常見的品種有：低漂移集成運放組件ZF03、OP3等，比普通低漂移集成運放的失調(diào)電壓低一個數(shù)量級，廣泛用于直流微弱信號的放大，如各種低漂移傳感器的前置放大。靜電型放大器ZF310J、AD310J等，其輸入偏流極小，與MoS型場效應管相比擬，廣泛用于離子流檢測、微電流放大器、電流／電壓變換器、長周期保持電路、高輸入阻抗緩沖放大器等。數(shù)據(jù)放大器采用兩個低漂移運放作為差分輸入級，然后將其輸出信號加到差分放大器的第三只運放上進行放大后輸出信號，其閉環(huán)增益固定為10倍、100倍、1000倍等。也可用外接的電位器進行調(diào)整，它的失調(diào)電壓溫漂小，共模抑制比高，廣泛用于儀器表中做前置放大器，主要產(chǎn)品有AD605等。　　運放的品種繁多，價格差異也很大，在使用中選擇集成運放不能貪圖高性能，其實某種性能突出，其他參數(shù)可能就會有欠缺。如高阻抗型集成運放，多采用MOS管作為輸入級，其輸入阻抗很高，但噪聲系數(shù)、失調(diào)電壓等參數(shù)就不夠理想；低功耗型運放的功耗很小，但同時轉換速率、帶寬等性能指標就略差一點。而且，不恰當?shù)剡x用高性能的集成運放，不僅不會提高系統(tǒng)的整體性能，甚至可能破壞系統(tǒng)的工作條件，如在低頻應用系統(tǒng)中選用高速型運放，會給系統(tǒng)帶來穩(wěn)定性的問題；高阻抗、高精度運放在PcB的設計、信號引入方式等有特殊要求，如果沒有滿足相應的條件，輸入端的漏電會引入很大的噪聲，甚至風的吹拂都會造成輸出波動。因此，集成運放的選擇一定從實際需要出發(fā)。

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