模拟集成电路及运算放大器的应用 - 图文(5)

2020-02-21 18:30

开环带宽BW (fH) 单位增益带宽 BWG (fT)

2. 差模输入电阻rid和输出电阻ro

? BJT输入级的运放rid一般在几百千欧到数兆欧 ? MOSFET为输入级的运放rid>1012Ω ? 超高输入电阻运放rid>1013Ω、IIB≤0.040pA

? 一般运放的ro<200Ω,而超高速AD9610的ro=0.05Ω 3. 最大差模输入电压Vidmax

共模特性

1. 共模抑制比KCMR和共模输入电阻ric

一般通用型运放KCMR为(80~120)dB,高精度运放可达140dB,ric≥100MΩ。 2. 最大共模输入电压Vicmax

一般指运放在作电压跟随器时,使输出电压产生1%跟随误差的共模输入电压幅值,高质量的运放可达± 13V。 大信号动态特性 1. 转换速率SR

放大电路在闭环状态下,输入为大信号(例如阶跃信号)时,输出电压对时间的最大变化速率,即

SR?dvo(t)dtmax

2. 全功率带宽BWP

指运放输出最大峰值电压时允许的最高频率,即

BWP?fmax?SR2πVom

SR和BWP是大信号和高频信号工作时的重要指标。一般通用型运放SR在nV/?s以下,741的SR=0.5V/?s而高速运放要求SR>30V/?s以上。目前超高速的运放如AD9610的SR>3500V/?s。 电源特性

1. 电源电压抑制比KSVR

衡量电源电压波动对输出电压的影响 2. 静态功耗PV

5.5.2 集成运放应用中的实际问题 1. 集成运放的选用

根据技术要求应首选通用型运放,当通用型运放难以满足要求时,才考虑专用型运放,这是因为通用型器件的各项参数比较均衡,做到技术性与经济性的统一。至于专用型运放,虽然某项技术参数很突出,但其他参数则难以兼顾,例如低噪声运放的带宽往往设计得较窄,而高速型与高精度常常有矛盾,如此等等。

2. 失调电压VIO、失调电流IIO和偏置电流IIB带来的误差 输入为零时的等效电路

VP?? (IIB?VN?VOIIO)R22R1I?(IIB?IO)(R1//Rf)?VIOR1?Rf2VP?VN

解得误差电压

1??VO?(1?Rf/R1)?VIO?IIB(R1//Rf?R2)?IIO(R1//Rf?R2)?2??

当R2?R1//Rf时,可以消除偏置电流IIB引起的 误差,此时VO?(1?Rf/R1)(VIO?IIOR2)

VIO 和 IIO引起的误差仍存在。当电路为积分运算时,即Rf换成电容C,则 vO(t)??VIO(t)?IIO(t)R2??1 ?VIO(t)dt??IIO(t)R2dtR1C

??时间越长,误差越大,且易使输出进入饱和状态。 3. 调零补偿

5.6 运算放大器

5.6.1 集成电路运算放大器

1. 集成电路运算放大器的内部组成单元

集成运算放大器的内部结构框图

运算放大器的代表符号

(a)国家标准规定的符号 (b)国内外常用符号 2. 运算放大器的电路模型

通常:

? 开环电压增益 Avo的≥105 (很高)

? 输入电阻

ri ≥ 106Ω (很大)

? 输出电阻 ro ≤100Ω (很小)

vO=Avo(vP-vN) ( V-< vO <V+ )

注意输入输出的相位关系 当Avo(vP-vN) ≥V+ 时 vO= V+ 当Avo(vP-vN) ≤ V-时 vO= V- 电压传输特性

vO= f (vP-vN) 线性范围内

vO=Avo(vP-vN) Avo——斜率

5.6.2 理想运算放大器

1. vO的饱和极限值等于运放的电源电压V+和V- 2. 运放的开环电压增益很高 若(vP-vN)>0 则 vO= +Vom=V+ 若(vP-vN)<0 则 vO= –Vom=V-


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