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运算放大器减法电路

运算放大器减法电路

运算放大器减法电路:

由e1输入的信号,放大倍数为R3/R1,并与输出端e0相位相反,所以e0=?R3

R1

×e1-

由e2输入的信号,放大倍数为R4

R2+R4×R1+R3

R1

与输出端e0相位相同,所以

e0=

R4

R2+R4

×

R1+R3

R1

×e2

当R1=R2=R3=R4时e0=e2-e1

精心收集:单电源供电时的运算放大器应用大全

单电源运算放大器应用集锦 (一):基础知识 我们经常看到很多非常经典的运算放大器应用图集,但是这些应用都建立在双电源的基础上,很多时候,电路的设计者必须用单电源供电,但是他们不知道该如何将双电源的电路转换成单电源电路。 在设计单电源电路时需要比双电源电路更加小心,设计者必须要完全理解这篇文章中所述的内容。 1.1 电源供电和单电源供电 所有的运算放大器都有两个电源引脚,一般在资料中,它们的标识是VCC+和VCC-,但是有些时候它们的标识是VCC+和GND。这是因为有些数据手册的作者企图将这种标识的差异作为单电源运放和双电源运放的区别。但是,这并不是说他们就一定要那样使用――他们可能可以工作在其他的电压下。在运放不是按默认电压供电的时候,需要参考运放的数据手册,特别是绝对最大供电电压和电压摆动说明。 绝大多数的模拟电路设计者都知道怎么在双电源电压的条件下使用运算放大器,比如图一左边的那个电路,一个双电源是由一个正电源和一个相等电压的负电源组成。一般是正负15V,正负12V和正负5V 也是经常使用的。输入电压和输出电压都是参考地给出的,还包括正负电压的摆动幅度极限Vom以及最大输出摆幅。 单电源供电的电路(图一中右)运放的电源脚连接到正电源和地。正电源引脚接到VCC+,地或者VCC -引脚连接到GND。将正电压分成一半后的电压作为虚地接到运放的输入引脚上,这时运放的输出电压也是该虚地电压,运放的输出电压以虚地为中心,摆幅在Vom 之内。有一些新的运放有两个不同的最高输出电压和最低输出电压。这种运放的数据手册中会特别分别指明Voh 和Vol 。需要特别注意的是有不少的设计者会很随意的用虚地来参考输入电压和输出电压,但在大部分应用中,输入和输出是参考电源地的,所以设计者必须在输入和输出的地方加入隔直电容,用来隔离虚地和地之间的直流电压。(参见1.3节) 图一 通常单电源供电的电压一般是5V,这时运放的输出电压摆幅会更低。另外现在运放的供电电压也可以是3V 也或者会更低。出于这个原因在单电源供电的电路中使用的运放基本上都是Rail-To-Rail 的运放,这样就消除了丢失的动态范围。需要特别指出的是输入和输出不一定都能够承受Rail-To-Rail 的电压。虽然器件被指明是轨至轨(Rail-To-Rail)的,如果运放的输出或者输入不支持轨至轨,接近输入或者接近输出电压极限的电压可能会使运放的功能退化,所以需要仔细的参考数据手册是否输入和输出是否都是轨至轨。这样才能保证系统的功能不会退化,这是设计者的义务。

运算放大器组成的各种实用电路

运算放大器组成的电路五花八门,令人眼花瞭乱,是模拟电路中学习的重点。在分析它的工作原理时倘没有抓住核心,往往令人头大。为此本人特搜罗天下运放电路之应用,来个“庖丁解牛”,希望各位从事电路板维修的同行,看完后有所斩获。 遍观所有模拟电子技朮的书籍和课程,在介绍运算放大器电路的时候,无非是先给电路来个定性,比如这是一个同向放大器,然后去推导它的输出与输入的关系,然后得出Vo=(1+Rf)Vi,那是一个反向放大器,然后得出Vo=-Rf*Vi……最后学生往往得出这样一个印象:记住公式就可以了!如果我们将电路稍稍变换一下,他们就找不着北了!偶曾经面试过至少100个以上的大专以上学历的电子专业应聘者,结果能将我给出的运算放大器电路分析得一点不错的没有超过10个人!其它专业毕业的更是可想而知了。 今天,芯片级维修教各位战无不胜的两招,这两招在所有运放电路的教材里都写得明白,就是“虚短”和“虚断”,不过要把它运用得出神入化,就要有较深厚的功底了。 虚短和虚断的概念 由于运放的电压放大倍数很大,一般通用型运算放大器的开环电压放大倍数都在80 dB以上。而运放的输出电压是有限的,一般在 10 V~14 V。因此运放的差模输入电压不足1 mV,两输入端近似等电位,相当于“短路”。开环电压放大倍数越大,两输入端的电位越接近相等。 “虚短”是指在分析运算放大器处于线性状态时,可把两输入端视为等电位,这一特性称为虚假短路,简称虚短。显然不能将两输入端真正短路。 由于运放的差模输入电阻很大,一般通用型运算放大器的输入电阻都在1MΩ以上。因此流入运放输入端的电流往往不足1uA,远小于输入端外电路的电流。故通常可把运放的两输入端视为开路,且输入电阻越大,两输入端越接近开路。“虚断”是指在分析运放处于线性状态时,可以把两输入端视为等效开路,这一特性称为虚假开路,简称虚断。显然不能将两输入端真正断路。 在分析运放电路工作原理时,首先请各位暂时忘掉什么同向放大、反向放大,什么加法器、减法器,什么差动输入……暂时忘掉那些输入输出关系的公式……这些东东只会干扰你,让你更糊涂﹔也请各位暂时不要理会输入偏置电流、共模抑制比、失调电压等电路参数,这是设计者要考虑的事情。我们理解的就是理想放大器(其实在维修中和大多数设计过程中,把实际放大器当做理想放大器来分析也不会有问题)。 好了,让我们抓过两把“板斧”------“虚短”和“虚断”,开始“庖丁解牛”了。 (原文件名:1.jpg)

实训八-集成运算放大器的调零保护电路

实训八集成运算放大器的调零保护电路 一、实训目的 1.了解集成运算放大器的调零方法。 2.掌握集成运算放大器的各种安全保护电路。 3.通过对运算放大器μA741实训电路的连接,对集成运算放大器要有初步的认识。 二、实训电路 图8-1 电源极性保护电路图8-2 输出保护电路 图8-3 输入保护电路图8-4 调零电路 三、实训设备与器件 四、实训内容与步骤

利用实训挂箱DDZ-22上14P集成芯片插座,按照芯片方向插好芯片741,学校也可以自己选择不同型号的运放。实训前要看清运放组件各管脚的位置,切忌正、负电源极性接反和输出端短路,否则将会损坏集成块。 正负电源的接法:先将实训台上的电源用实训连接线接入实训挂箱,再将实训箱上的+12V接运放的7脚,-12V接运放的4脚。 1.保护电路 (1) 电源极性的保护 利用二极管的单向导电性可防止由于电源极性接反而造成的损坏。如图8-1所示,当电源极性错接成上负下正时,两二极管将均不导通,等于电源断路,从而起到保护作用。根据实训电路,利用实训连接线连接电路,验证实训结果。 (2) 输出保护 如图8-2所示,输出端出现高电压时,集成运放电路输出端电压将受到稳压管稳压值的限制,从而避免了损坏。根据实训电路,利用实训连接线连接电路,验证实训结果。 (3) 输入保护 利用二极管将输入信号幅度加以限制,如图8-3所示,无论是信号的正向电压或负向电压超过二极管导通电压,则两个1N4007中就会有一个导通,从而限制了输入信号的幅度,起到保护作用。根据实训电路,利用实训连接线连接电路,验证实训结果。 2.调零电路 (1) 根据图8-4所示,利用实训连接线连接实训电路。 (2) 输入端对地短接,调节100k电位器,使输出为零。 五、实训总结 1.总结集成运算放大器的调零方法。 2.掌握集成运算放大器的各种安全保护电路。

(整理)运算放大器基本电路大全

运算放大器基本电路大全 运算放大器电路大全 我们经常看到很多非常经典的运算放大器应用图集,但是这些应用都建立在双电源的基础上,很多时候,电路的设计者必须用单电源供电,但是他们不知道该如何将双电源的电路转换成单电源电路。 在设计单电源电路时需要比双电源电路更加小心,设计者必须要完全理解这篇文章中所述的内容。 1.1 电源供电和单电源供电 所有的运算放大器都有两个电源引脚,一般在资料中,它们的标识是VCC+和VCC -,但是有些时候它们的标识是VCC+和GND。这是因为有些数据手册的作者企图将这种标识的差异作为单电源运放和双电源运放的区别。但是,这并不是说他们就一定要那样使用――他们可能可以工作在其他的电压下。在运放不是按默认电压供电的时候,需要参考运放的数据手册,特别是绝对最大供电电压和电压摆动说明。 绝大多数的模拟电路设计者都知道怎么在双电源电压的条件下使用运算放大器,比如图一左边的那个电路,一个双电源是由一个正电源和一个相等电压的负电源组成。一般是正负15V,正负12V和正负5V也是经常使用的。输入电压和输出电压都是参考地给出的,还包括正负电压的摆动幅度极限Vom以及最大输出摆幅。 单电源供电的电路(图一中右)运放的电源脚连接到正电源和地。正电源引脚接到VCC+,地或者VCC-引脚连接到GND。将正电压分成一半后的电压作为虚地接到运放的输入引脚上,这时运放的输出电压也是该虚地电压,运放的输出电压以虚地为中心,摆幅在Vom 之内。有一些新的运放有两个不同的最高输出电压和最低输出电压。这种运放的数据手册中会特别分别指明Voh 和Vol 。需要特别注意的是有不少的设计者会很随意的用虚地来参考输入电压和输出电压,但在大部分应用中,输入和输出是参考电源地的,所以设计者必须在输入和输出的地方加入隔直电容,用来隔离虚地和地之间的直流电压。(参见1.3节) 图一

新型拓扑结构跨导反馈放大器

新型拓扑结构跨导反馈放大器 摘要:本文将提出一种新的拓扑结构的跨导反馈放大器(TFA)。这种拓扑结构提供的优点在于,它能够实现负的是标准的反相增益表达式。也就是,增益形式为:。我们也将表明,它可以实现标准的反相和同相增益,而同时在每个配置保持接近恒定带宽增益变化。第一个特征是使人们希望的拓扑结构滤波器有广泛的应用,因为TFA可以充当一个积分环节,从而使该放大器实现正面和负面的无损集成。不像以前的TFA配置,这种放大器还可以产生在第一和第四象限内的对数输入。通过实验证实这种放大器具有配置不同的增益,集成和对数的能力,设计的这种芯片采用台积电0.18umCMOS工艺的1.8 V单端电源。该芯片占用面积752.6um*581.2um的新的拓扑结构跨导反馈放大器和常规TFA作组成。这种新型TFA在单位增益配置是有15 MHz的频率带宽。 索引项:电流反馈放大器(CFA),运算放大器,跨导反馈放大器(TFA) 1、引言 在最近已经提出了跨导反馈放大器(TFA)是一个有吸引力的恒定带宽类放大器,如电流反馈放大器(CFAS)[1] - [6]。威尔逊的研究[1],[2]TFA可以认为由一个高增益环节,一个跨导环节和在两者间施加反馈回路组成。跨导级的输出端处的电压缓冲很像一个CFA,如图1(a)所示。需要注意的是有这种缓冲的存在,要确保有分压器作为负载的跨导元件,它产生的反馈电压成正比于跨导元件的输出电流。通过对电流反馈放大器(CFA)的非常规设计证明,即使不采用缓冲结构[7],[8],也等解决在CFA中的低电压问题。练习的重点是证明CFA不能通过常规设计实现。然而,在TFA和CFA之间存在若干不同之处。CFA结构如图1(b)所示。首先,在CFA的恒定带宽的设定是通过调节R2到某个优值实现的,而TFA的恒定带宽是通过调整R1实现的。在这两种情况下,改变R1和R2,TFA和CFA 的增益会分别变化。这两种放大器如图1,配置同相增益。其次,在CFA的闭环增益(LG)定义为[10],而在TFA中,闭环增益定义为[1],其中,,拓扑结构图如图1(a)所示。在图1(b)中,Z是由高输出阻抗的电流控制电流源和节点寄生电

第5章运算放大电路答案

习题答案 5.1 在题图5.1所示的电路中,已知晶体管V 1、V 2的特性相同,V U on BE 7.0,20)(==β。求 1CQ I 、1CEQ U 、2CQ I 和2CEQ U 。 解:由图5.1可知: BQ CQ BQ )on (BE CC I I R R I U U 213 1 1+=--即 11CQ11.01.4 2.7k 20I -7V .0-V 10CQ CQ I I k +=Ω Ω ? 由上式可解得1CQ I mA 2≈ 2CQ I mA I CQ 21== 而 1CEQ U =0.98V 4.1V 0.2)(2-V 1031=?+=+-R )I I (U BQ CQ CC 2CEQ U =5V 2.5V 2-V 1042=?=-R I U CQ CC 5.2 电路如题图5.2所示,试求各支路电流值。设各晶体管701.U ,)on (BE =>>βV 。 U CC (10V) V 1 R 3 题图5.1

解:图5.2是具有基极补偿的多电流源电路。先求参考电流R I , ()815 17 0266..I R =+?---=(mA ) 则 8.15==R I I (mA ) 9.0105 3== R I I (mA ) 5.425 4==R I I (mA ) 5.3 差放电路如题图5.3所示。设各管特性一致,V U on BE 7.0)(=。试问当R 为何值时,可满足图中所要求的电流关系? 解: 53010 7 0643..I I C C =-==(mA ) 则 I 56V 题图 5.2 R U o 题图5.3

2702 1 476521.I I I I I I C C C C C C == ==== mA 即 2707 065.R .I C =-= (mA ) 所以 61927 07 06...R =-= (k Ω) 5.4 对称差动放大电路如题图5.1所示。已知晶体管1T 和2T 的50=β,并设 U BE (on )=0.7V,r bb ’=0,r ce =。 (1)求V 1和V 2的静态集电极电流I CQ 、U CQ 和晶体管的输入电阻r b’e 。 (2)求双端输出时的差模电压增益A ud ,差模输入电阻R id 和差模输出电阻R od 。 (3)若R L 接V 2集电极的一端改接地时,求差模电压增益A ud (单),共模电压增益A uc 和共模抑制比K CMR ,任一输入端输入的共模输入电阻R ic ,任一输出端呈现的共模输出电阻R oc 。 (4) 确定电路最大输入共模电压围。 解:(1)因为电路对称,所以 mA ...R R .U I I I B E EE EE Q C Q C 52050 21527 062270221=+?-=+?-== = + V 1 V 2 + U CC u i1 u i2R C 5.1k ΩR L U o 5.1kΩ R C 5.1k Ω R E 5.1k Ω -6V R B 2k Ω 题图5.1 R B 2k Ω + - R L /2 + 2U od /2 + U id /2 R C R B V 1 (b) + U ic R C R B V 1 (c) 2R EE + U

自动调零输出的运放

自动调零运算放大器——便携式信号调理应用固有的优点(图) 作者:Microchip Technology公司Kevin Tretter 日期:2009-3-17 来源:本网 字符大小:【大】【中】【小】乍一看,“自动调零”运算放大器好像是个新术语,但事实上这一概念已存在几十年了。本文将探讨自动调零运放的历史,并将大致描述该架构。此外,本文还将探讨该架构在信号调理应用中固有的优点。最后还将分析一个应用示例,以进一步比较自动调零运放的架构与传统运放的架构。 简史 斩波放大器已诞生几十年了,追溯起来将近有60年。斩波放大器的发明是为了满足极低失调、低漂移运放的需要。在那时,斩波放大器的性能比双极型运放优越。原始斩波放大器的输入和输出由开关控制(或斩波),对输入信号进行调制,校正失调误差,然后在输出时解调。该技术可确保失调电压和漂移很低,但也有其局限。由于要对放大器的输入进行采样,因此输入信号的频率必须低于斩波频率的一半,以避免混叠。除了带宽限制外,斩波操作还会导致出现显著毛刺,需要在输出端进行滤波,以滤除所造成的纹波。 作为下一代自校正放大器代表的斩波稳态运放使斩波放大器的性能获得了极大改进。该架构使用了两个放大器:“主”放大器和“调零”放大器,如图1所示。调零放大器通过将输入端短路并对其自身的调零引脚施加校正信号来校正其自身的失调误差,随后监视并校正主放大器的失调。因为主放大器始终连接到IC的输入和输出,因此输入信号的带宽由主放大器的带宽决定,而不再取决于斩波频率。这一特性使该架构相对于早期的斩波放大器有很大的优势。开关操作造成的电荷注入仍是个问题,这可能导致信号瞬变,并且注入的电荷会与输入信号耦合,造成互调失真。 图1简化的斩波稳态功能框图 自动调零架构在概念上与斩波稳态放大器相似,即有一个调零放大器和一个主放大器。但是,经过了多年的重大

单电源运放电路图集

单电源运放图集 前言 前段时间去福州出差,看到TI的《A Single-Supply Op-Amp Circuit Collection》这篇文章,觉得不错,就把它翻译了过来,希望能对大家有点用处。这篇文章没有介绍过多的理论知识,想要深究的话还得找其他的文章,比如象这里提到过的《Op Amps for Everyone》。我的E文不好,在这里要感谢《金山词霸》。 ^_^ 水平有限(不是客气,呵呵),如果你发现什么问题请一定指出,先谢谢大家了。 E-mail:wz_carbon@https://www.doczj.com/doc/8d12879719.html, 王桢 10月29日

介绍 我们经常看到很多非常经典的运算放大器应用图集,但是他们都建立在双电源的基础上,很多时候,电路的设计者必须用单电源供电,但是他们不知道该如何将双电源的电路转换成单电源电路。 在设计单电源电路时需要比双电源电路更加小心,设计者必须要完全理解这篇文章中所述的内容。 1. 1电源供电和单电源供电 所有的运算放大器都有两个电源引脚,一般在资料中,它们的标识是VCC+和VCC -,但是有些时候它们的标识是VCC+和GND。这是因为有些数据手册的作者企图将这种标识的差异作为单电源运放和双电源运放的区别。但是,这并不是说他们就一定要那样使用――他们可能可以工作在其他的电压下。在运放不是按默认电压供电的时候,需要参考运放的数据手册,特别是绝对最大供电电压和电压摆动说明。 绝大多数的模拟电路设计者都知道怎么在双电源电压的条件下使用运算放大器,比如图一左边的那个电路,一个双电源是由一个正电源和一个相等电压的负电源组成。一般是正负15V,正负12V和正负5V也是经常使用的。输入电压和输出电压都是参考地给出的,还包括正负电压的摆动幅度极限V om以及最大输出摆幅。 单电源供电的电路(图一中右)运放的电源脚连接到正电源和地。正电源引脚接到VCC+,地或者VCC-引脚连接到GND。将正电压分成一半后的电压作为虚地接到运放的输入引脚上,这时运放的输出电压也是该虚地电压,运放的输出电压以虚地为中心,摆幅在V om之内。有一些新的运放有两个不同的最高输出电压和最低输出电压。这种运放的数据手册中会特别分别指明V oh和V ol。需要特别注意的是有不少的设计者会很随意的用虚地来参考输入电压和输出电压,但在大部分应用中,输入和输出是参考电源地的,所以设计者必须在输入和输出的地方加入隔直电容,用来隔离虚地和地之间的直流电压。(参见1.3节) 图一 通常单电源供电的电压一般是5V,这时运放的输出电压摆幅会更低。另外现在运放的供电电压也可以是3V也或者会更低。出于这个原因在单电源供电的电路中使用的运放基本上都是Rail-To-Rail的运放,这样就消除了丢失的动态范围。需要特别指出的是输入和输出不一定都能够承受Rail-To-Rail的电压。虽然器件被指明是Rail-To -Rail的,如果运放的输出或者输入不支持Rail-To-Rail,接近输入或者接近输出电压极限的电压可能会使运放的功能退化,所以需要仔细的参考数据手册是否输入和输出是否都是Rail-To-Rail。这样才能保证系统的功能不会退化,这是设计者的义务。1. 2虚地

基于跨导运算放大器的基本网络综合方法

基于跨导运算放大器的基本网络综合方法 以常规电压运算放大器作为有源器件的有源RC滤波器存在以下缺点:工作频率不高,包含大量的无源RC网络,难以单片形成;性能参数一旦确定,不能再利用外部电信号进行调节。采用跨导运算放大器作为有源器件的滤波器则电路简单,可以不含电阻,只包含跨导运算放大器和电容,便于单片集成,高频性能好,可以工作在数十兆至百兆级领域;滤波器参数和跨导运算放大器的增益成线性关系,可以通过外部电信号进行调节。 一跨导运放的基本概念及应用原理 1.1 概述 从网络角度看,电子放大器是一种线性受控源,按照控制量、被控制量是电压还是电流进行划分,存在四种受控源,即人们熟知的电压控制电压源(VCVS),电压控制电流源(VCCS)、电流控制电流源(CCCS)和电流控制电压源(CCVS),与之对应的电子放大器也应该有四种类型,即电压型、跨导型、电流型和跨阻型。这四种放大器的关系是各有所长,各有所用,互相补充,形成一个完整的电子放大器家族。 跨导运算放大器(Operational Transconductance Amplifier,简称OTA)是一种电压输入、电流输出的电子放大器,增益称为跨导(gm)。其符号如图1所示。其中VI+、VI-分别为同向与反向输入电压,输入级的MOS晶体管工作在饱和区,为偏置输入电压,为输出电流: 其中。 图1

为跨导运算放大器跨导增益因子,其值由运算放大器的电路结构、CMOS管的几何尺寸和工艺参数决定。理想跨导放大器的条件是输入和输出电阻无穷大。现在已经有跨导放大器的产品,例如CA3060和 LM13600等等。由于跨导放大器内部只有电压-电流变换级和电流传输级,没有电压增益级,因此没有大幅度电压信号和米勒电容增倍效应,高频性能好,大信号下的转换速率也高,同时电路结构简单,电源电压和功率都比较低,这些高性能特点表明,在跨导放大器的电路中,电流模式部分起关键的作用。 跨导运算放大器的本质是线性电压控制电流源,具有下列特点:(1)输入电压控制输出电流,开环增益是跨导,输入级采 用外偏置方式,改变外偏置电流可以实现增益连续调 节。 (2)外偏置端如果加入数字信号可以起选通作用,实现对 主信号通道的开、关状态。 (3)电路结构简单、频率宽、高频性能好,而且可以灵活 的设计多端输入、多端输出电路。这种元件特别适合 于实现全集成连续时间滤波器。 跨导运算放大器分为双极型和MOS型两种,相对于双极型跨导运算放大器而言,CMOS跨导运算放大器的增益值较低,增益可调范围较小,但它的输入阻抗高、功耗低,容易与其他电路结合实现全CMOS集成系统。 跨导运算放大器的应用非常广泛,主要用途可以分为两方面:一方面,在多种线性和非线性模拟电路和系统中进行信号运算和处理;另一方面,在电压信号变量和电流模式信号处理系统之间作为接口电路,将待处理的电压信号变换为电流信号,再送入电流模式系统进行处理。 1.2 CMOS跨导运算放大器 (一)基本型CMOS跨导运算放大器 图2为基本CMOS跨导运算放大器。其中,M1,M2组成基本源耦差分跨导输入级,完成电压-电流变换;M3、M4是基本的电流镜,传输比为1,将外加偏置电流输送到差动输入级作尾电流,并控制其增益值;M5和M6、M7和M8、M9和M10组成3个基本电流镜,对输入级的差动输出电流移位和导向,以便提供推挽式单端输出电流。

集成运算放大器电路分析及应用(完整电子教案)

集成运算放大器电路分析及应用(完整电子教案) 3.1 集成运算放大器认识与基本应用 在太阳能充放电保护电路中要利用集成运算放大器LM317实现电路电压检测,并通过三极管开关电路实现电路的控制。首先来看下集成运算放大器的工作原理。 【项目任务】 测试如下图所示,分别测量该电路的输出情况,并分析电压放大倍数。 R1 15kΩ R3 15kΩ R4 10kΩ V2 4 V XFG1 1 VCC 5V U1A LM358AD 3 2 4 8 1 VCC 3 5 2 4 R1 15kΩR2 15kΩ R3 15kΩ R4 10kΩ V2 4 V XFG1 1 VCC 5V U1A LM358AD 3 2 4 8 1 VCC 3 5 2 4 函数信号发生器函数信号发生器 (a)无反馈电阻(b)有反馈电阻 图3.1集成运算符放大器LM358测试电路(multisim) 【信息单】 集成运放的实物如图3.2 所示。 图3.2 集成运算放大 1.集成运放的组成及其符号 各种集成运算放大器的基本结构相似,主要都是由输入级、中间级和输出级以及偏置电路组成,如图3.3所示。输入级一般由可以抑制零点漂移的差动放大电路组成;中间级的作用是获得较大的电压放大倍数,可以由共射极电路承担;输出级要求有较强的带负载能力,一般采用射极跟随器;偏置电路的作用是为各级电路供给合理的偏置电流。

图3.3集成运算放大电路的结构组成 集成运放的图形和文字符号如图 3.4 所示。 图3.4 集成运放的图形和文字符号 其中“-”称为反相输入端,即当信号在该端进入时, 输出相位与输入相位相反; 而“+”称为同相输入端,输出相位与输入信号相位相同。 2.集成运放的基本技术指标 集成运放的基本技术指标如下。 ⑴输入失调电压 U OS 实际的集成运放难以做到差动输入级完全对称,当输入电压为零时,输出电压并不为零。规定在室温(25℃)及标准电源电压下,为了使输出电压为零,需在集成运放的两输入端额外附加补偿电压,称之为输入失调电压U OS ,U OS 越小越好,一般约为 0.5~5mV 。 ⑵开环差模电压放大倍数 A od 集成运放在开环时(无外加反馈时),输出电压与输入差模信号的电压之比称为开环差模电压放大倍数A od 。它是决定运放运算精度的重要因素,常用分贝(dB)表示,目前最高值可达 140dB(即开环电压放大倍数达 107 )。 ⑶共模抑制比 K CMRR K CMRR 是差模电压放大倍数与共模电压放大倍数之比,即od CMRR oc A K =A ,其含义与差动放大器中所定义的 K CMRR 相同,高质量的运放 K CMRR 可达160d B 。 ⑷差模输入电阻 r id r id 是集成运放在开环时输入电压变化量与由它引起的输入电流的变化量之比,即从输入端看进去的动态电阻,一般为M Ω数量级,以场效应晶体管为输入级的r id 可达104M Ω。分析集成运放应用电路时,把集成运放看成理想运算放大器可以使分析简化。实际集成运 放绝大部分接近理想运放。对于理想运放,A od 、K CMRR 、r id 均趋于无穷大。 ⑸开环输出电阻 r o r o 是集成运放开环时从输出端向里看进去的等效电阻。其值越小,说明运放的带负载能力越强。理想集成运放r o 趋于零。 其他参数包括输入失调电流I OS 、输入偏置电流 I B 、输入失调电压温漂 d UOS /d T 和输入失调电流温漂 d IOS /d T 、最大共模输入电压 U Icmax 、最大差模输入电压 U Idmax 等,可通过器件

LM324四运放集成电路图文详解

LM324四运放集成电路图文详解 LM324是四运放集成电路,它采用14脚双列直插塑料封装,外形如图所示。它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器,除电源共用外,四组运放相互独立。每一组运算放大器可用图1所示的符号来表示,它有5个引出脚,其中“+”、“-”为两个信号输入端,“V+”、“V-”为正、负电源端,“Vo”为输出端。两个信号输入端中,Vi-(-)为反相输入端,表示运放输出端Vo的信号与该输入端的位相反;Vi+(+)为同相输入端,表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同。LM324的引脚排列见图2。 图 1 图 2 由于LM324四运放电路具有电源电压范围宽,静态功耗小,可单电源使用, 价格低廉等优点,因此被广泛应用在各种电路中。下面介绍其应用实例。 1.反相交流放大器 电路见附图。此放大器可代替晶体管进行交流放大,可用于扩音机前置放大 等。电路无需调试。放大器采用单电源供电,由R1、R2组成1/2V+偏置,C1是 消振电容。 放大器电压放大倍数Av仅由外接电阻Ri、Rf决定:Av=-Rf/Ri。负号表示输出信号与输入信号相位相反。按图中所给数值,Av=-10。此电路输入电阻为Ri。一般情况下先取Ri与信号源内阻相等,然后根据要求的放大倍数在选定Rf。Co和Ci为耦合电容。

2.同相交流放大器 见附图。同相交流放大器的特点是输入阻抗高。其中的R1、R2组成1/2V+分压电路,通过R3对运放进行偏置。 电路的电压放大倍数Av也仅由外接电阻决定:Av=1+Rf/R4,电路输入电阻为R3。R4的阻值范围为几千欧姆到几十千欧姆。 3.交流信号三分配放大器 此电路可将输入交流信号分成三路输出,三路信号可分别用作指示、控制、分析等用途。而对信号源的影响极小。因运放Ai 输入电阻高,运放 A1-A4 均把输出端直接接到负输入端,信号输入至正输入端,相当于同相放大状态时 Rf=0 的情况,故各放大器电压放大倍数均为 1 ,与分立元件组成的射极跟随器作用相同 R1、R2组成1/2V+偏置,静态时A1输出端电压为1/2V+,故运放A2-A4输出端亦为1/2V+,通过输入输出电容的隔直作用,取出交流信号,形有源带通滤波器许多音响装置的频谱分析器均使用此电路作为带通滤波器,以选出各个不同

运算放大器零点调整及

运算放大器零点调整及AC/DC 平均值转换电路 运算放大器的使用场合广泛,使用频率比较频繁。当应用在测量仪器仪表电路中的直流放大时,往往对其零信号输入时的输出零点有较高的要求。 这里出示的通用运放简易调零方法,可以方便达到输入信号为零时,输出零点偏差在 1 ~ 2mV 之内。如果需要更加小的零点输出,就需要把红色字体6K8 的固定电阻更换成为微调电阻,否则会不容易选择到合适的配置电阻数值。 必须保证运放的供电是稳定的。否则,零点就会发生漂移波动,甚至导致电路不能使用。 零点偏差2mV ,对满度200mV 的仪表来说,例如数字万用表,就是1%~2% 的零点误差;对满度 2.5V 的A/D 转换来说,就是1~2/2500 的零点误差;而对满度为5V 的A/D 转换来说,就是1~2/5000 的零点误差....,余类推。 需要认真考虑在整个电路里头的指标参数要求来决定允许运放的零点误差,以便更好地达到自己设计的目标。 下图是一个放大倍数10 倍的通用运放应用电路,输出零点在没有信号输入时,通常都会在±15 ~25mV 左右,可以按照上图所示进行零点调整。 调整的原理就是改变零信号输入时,运放同相端的静态电压,使它在零输入信号时具有一个可以让输出非常接近零点的正的或者负的“偏置”电压,由于高阻运放的输入阻抗一般都很高,因此,可以使用100K~数千K 的隔离电阻来保证不会因为零点调整电路造成输入阻抗的降低,如果使用的不是高阻运放,就需要注意这个隔离电阻不能太大,具体数值可以查阅其的数据手册。

调整需要在数字电压表的监视下进行,通过更换上端1M ~22M 的电阻或者运放输出端6K8 的电阻来满足要求。如果零信号时,输出偏向负的一端,表示运放输出端的电压需要高一些,因此,上端电阻就与+5V 端连接;如果零信号时,输出偏向正的一端,表示运放输出端的电压需要低一些,因此,上端电阻就与-5V 端连接。 如果需要更加小的零点和更加精确的零点数值,可以把运放输出端电阻更换成多圈微调电位器,通过调整电位器,可以使零信号输入时运放输出零点仅仅在数uV 的水平。 实践出真知,只有通过自己的实践,才可以证实上图的实际作用,这里仅仅是一种实践体会交流。 下面的原理图和印刷板图是按照DT930F+ 4_1/2 位万用表电路实际绘制。可以作为今后实际电路参考。 运算放大器反馈电阻仅仅是2*100K ,没有使用大的MΩ级电阻。两只4u7 和一只10u 电容器也是普通电解电容器,注意接入的极性。

折叠式共源-共栅运算跨导放大器的设计

《IC课程设计》报告 折叠式共源-共栅运算跨导放大器的设计 姓名:王志伟 学号:U200713959 班级:0707 院系:控制系 专业:自动化 同组人姓名:田绍宇胡月

目录 1设计目标 (1) 2相关背景知识 (2) 3设计过程 (2) 3.1 电路结构设计 (2) 3.2 主要电路参数的手工推导 (2) 3.2.1直流工作点分析 (2) 3.2.2带宽分析及原件参数计算 (3) 3.2.3直流增益的小信号模型分析 (4) 3.3 计算参数验证 (5) 4电路仿真 (5) 4.1交流特性仿真 (7) 4.2最大输出摆幅仿真 (9) 4.3共模输出的仿真验证 (11) 5讨论 (12) 6收获和建议 (13) 7参考文献 (14)

摘要:折叠式共源共栅结构的运算放大器不仅能提高增益、增加电源电压噪声抑制比、而且在输出端允许自补偿。 1设计目标 设计一款折叠式共源-共栅跨导运算放大器(Design a Folded Cascode OTA),其设计指标见表1,参考电路原理图如下图所示,用0.35um coms工艺。 图:折叠式共源-共栅跨导运算放大器 设计步骤与要点: 1.直流工作点的分析与设计(DC operation point design and analysis) 1) 假设所有的MOS管均工作在饱和区,VGS-VT=200mV,VDD=3V, VSS= 0V,计算OTA的最大输出摆幅。 2) 基于0.35 um CMOS工艺,计算和设计MOS管的尺寸,使OTA电路满 足最大输出摆幅的要求。 3) 以下数据可供设计参考 L1,2,3,4 = Lmin; Lmin= 1μm。 2.在HSpice电路仿真软件,对所设计的电路进行模拟仿真与设计

运算放大器电路分析详解

透解放大器 遍观所有模拟电子技朮的书籍和课程,在介绍运算放大器电路的时候,无非是先给电路来个定性,比如这是一个同向放大器,然后去推导它的输出与输入的关系,然后得出Vo=(1+Rf)Vi,那是一个反向放大器,然后得出Vo=-Rf*Vi……最后学生往往得出这样一个印象:记住公式就可以了!如果我们将电路稍稍变换一下,他们就找不着北了!偶曾经面试过至少100个以上的大专以上学历的电子专业应聘者,结果能将我给出的运算放大器电路分析得一点不错的没有超过10个人!其它专业毕业的更是可想而知了。 今天,芯片级维修教各位战无不胜的两招,这两招在所有运放电路的教材里都写得明白,就是“虚短”和“虚断”,不过要把它运用得出神入化,就要有较深厚的功底了。 虚短和虚断的概念 由于运放的电压放大倍数很大,一般通用型运算放大器的开环电压放大倍数都在80 dB以上。而运放的输出电压是有限的,一般在 10 V~14 V。因此运放的差模输入电压不足1 mV,两输入端近似等电位,相当于“短路”。开环电压放大倍数越大,两输入端的电位越接近相等。 “虚短”是指在分析运算放大器处于线性状态时,可把两输入端视为等电位,这一特性称为虚假短路,简称虚短。显然不能将两输入端真正短路。 由于运放的差模输入电阻很大,一般通用型运算放大器的输入电阻都在1MΩ以上。因此流入运放输入端的电流往往不足1uA,远小于输入端外电路的电流。故通常可把运放的两输入端视为开路,且输入电阻越大,两输入端越接近开路。“虚断”是指在分析运放处于线性状态时,可以把两输入端视为等效开路,这一特性称为虚假开路,简称虚断。显然不能将两输入端真正断路。 在分析运放电路工作原理时,首先请各位暂时忘掉什么同向放大、反向放大,什么加法器、减法器,什么差动输入……暂时忘掉那些输入输出关系的公式……这些东东只会干扰你,让你更糊涂﹔也请各位暂时不要理会输入偏置电流、共模抑制比、失调电压等电路参数,这是设计者要考虑的事情。我们理解的就是理想放大器(其实在维修中和大多数设计过程中,把实际放大器当做理想放大器来分析也不会有问题)。 好了,让我们抓过两把“板斧”------“虚短”和“虚断”,开始“庖丁解牛”了。

运算放大器积分电路图

运算放大器积分电路图 原理图1 积分运算电路的分析方法与加法电路差不多,反相积分运算电路如图1所 示。根据虚地有, 于是 由此可见,输出电压为输入电压对时间的积分,负号表明输出电压和输入电压在相位上是相反的。 当输入信号是阶跃直流电压U I时,电容将以近似恒流的方式进行充电,输出 电压与时间成线性关系。即 例:在图1的积分器的输入端加入图2中给定输入波形,画出在此输入波形作用下积分器的输出波形,电容器上的初始电压为0。积分器的参数R=10kW、C=0.1mF。 图2给出了在阶跃输入和方波输入下积分器的输出波形。画出积分器输出波形,应对应输入波形,分段绘制。例如对于图2(a)阶跃信号未来之前是一段,阶跃信号到来之后是一段。 对图2(a),当t<t0时,因输入为0,输出电压等于电容器上的电压,初始值为0; 当t≥t0时,u I = -U I,积分器正向积分,输出电压 要注意,当输入信号在某一个时间段等于零时,参阅图2(b)的1ms~2ms、 3ms~4ms…各段。积分器的输出是不变的,保持前一个时间段的最终数值。因为虚地的原因,当输入为零时,积分电阻 R 两端无电位差,故R中无电流,因此 C 不能放电,故输出电压保持不变。 实际应用积分电路时,由于运放的输入失调电压、输入偏置电流和失调电流的影响,会出现积分误差;此外,积分电容的漏电流也是产生积分误差的原因之一。

(a) 阶跃输入信号(b)方波输入信号 图2 积分器的输入和输出波形 实际的积分电路,应当采用失调电压、偏置电流和失调电流较小的运放,并在同相输入端接入可调平衡电阻;选用泄漏电流小的电容,如薄膜电容、聚苯乙烯电容,可以减少积分电容的漏电流产生的积分误差。

常用运算放大器电路 (全集)

常用运算放大器电路(全集) 下面是[常用运算放大器电路(全集)]的电路图 常用OP电路类型如下: 1. Inverter Amp. 反相位放大电路: 放大倍数为Av = R2 / R1但是需考虑规格之Gain-Bandwidth数值。R3 = R4 提供1 / 2 电源偏压 C3 为电源去耦合滤波 C1, C2 输入及输出端隔直流 此时输出端信号相位与输入端相反 2. Non-inverter Amp. 同相位放大电路: 放大倍数为Av=R2 / R1 R3 = R4提供1 / 2电源偏压 C1, C2, C3 为隔直流

此时输出端信号相位与输入端相同 3. Voltage follower 缓冲放大电路: O/P输出端电位与I/P输入端电位相同 单双电源皆可工作 4. Comparator比较器电路: I/P 电压高于Ref时O/P输出端为Logic低电位 I/P 电压低于Ref时O/P输出端为Logic高电位 R2 = 100 * R1 用以消除Hysteresis状态, 即为强化O/P输出端, Logic高低电位差距,以提高比较器的灵敏度. (R1=10 K, R2=1 M) 单双电源皆可工作 5. Square-wave oscillator 方块波震荡电路: R2 = R3 = R4 = 100 K R1 = 100 K, C1 = 0.01 uF

Freq = 1 /(2π* R1 * C1) 6. Pulse generator脉波产生器电路: R2 = R3 = R4 = 100 K R1 = 30 K, C1 = 0.01 uF, R5 = 150 K O/P输出端On Cycle = 1 /(2π* R5 * C1) O/P输出端Off Cycle =1 /(2π* R1 * C1) 7. Active low-pass filter 主动低通滤波器电路: R1 = R2 = 16 K R3 = R4 = 100 K C1 = C2 = 0.01 uF 放大倍数Av = R4 / (R3+R4) Freq = 1 KHz 8. Active band-pass filter 主动带通滤波器电路:

运算放大器电路及版图设计报告

目录 摘要 (2) 第一章引言 (3) 第二章基础知识介绍 (4) 2.1 集成电路简介 (4) 2.2 CMOS运算放大器 (4) 2.2.1理想运放的模型 (4) 2.2.2非理想运算放大器 (5) 2.2.3运放的性能指标 (5) 2.3 CMOS运算放大器的常见结构 (6) 2.3.1单级运算放大器 (6) 2.3.2简单差分放大器 (6) 2.3.3折叠式共源共栅(Folded-cascode)放大器 (7) 2.4版图的相关知识 (8) 2.4.1版图介绍 (8) 2.4.2硅栅CMOS工艺版图和工艺的关系 (8) 2.4.3 Tanner介绍 (9) 第三章电路设计 (10) 3.1总体方案 (10) 3.2各级电路设计 (10) 3.2.1第三级电路设计 (10) 3.2.2第二级电路设计 (11) 3.2.3第一级电路设计 (12) 3.2.4三级运放整体电路图及仿真结果分析 (14) 第四章版图设计 (15) 4.1版图设计的流程 (15) 4.1.1参照所设计的电路图的宽长比,画出各MOS管 (15) 4.1.2 布局 (17) 4.1.3画保护环 (17) 4.1.4画电容 (17) 4.1.5画压焊点 (18) 4.2 整个版图 (19) 第五章 T-Spice仿真 (21) 5.1提取T-Spice文件 (21) 5.2用T-Spice仿真 (24) 5.3仿真结果分析 (26) 第六章总结 (27) 参考文献 (28)

摘要 本次专业综合课程设计的主要内容是设计一个CMOS三级运算跨导放大器,该放大器可根据不同的使用要求,通过开关的开和闭,选择单级、两级、三级组成放大器,以获得不同的增益和带宽。用ORCAD画电路图,设计、计算宽长比,仿真,达到要求的技术指标,逐级进行设计仿真。然后用L-Edit软件根据设计的宽长比画版图,最后通过T-Spice仿真,得到达到性能指标的仿真结果。 设计的主要结果归纳如下: (1)运算放大器的基本工作原理 (2)电路分析 (3)设计宽长比 (4)画版图 (5)仿真 (6)结果分析 关键词:CMOS运算跨导放大器;差分运放;宽长比;版图设计;T-Spice仿真

跨导运算放大器及其Spice电路模型的构建

2.1 CMOS模拟集成电路基本单元 2.1.1 MOS场效应管的基本结构 绝缘栅场效应管又叫作MOS场效应管,意为金属-氧化物-半导体场效应管。图2.1为MOS场效应管的结构和电路符号。图中的N型硅衬底是杂质浓度低的N型硅薄片。在它上面再制作两个相距很近的P区,分别引为漏极和源极,而由金属铝构成的栅极则是通过二氧化硅绝缘层与N型衬底及P型区隔离。这也是绝缘栅MOS场效应管名称的由来。因为栅极与其它电极隔离,所以栅极是利用感应电荷的多少来改变导电沟道去控制漏源电流的。MOS场效应管的导电沟道由半导体表面场效应形成。栅极加有负电压,而N型衬底加有正电压。由于铝栅极和N型衬底间电场的作用,使绝缘层下面的N型衬底表面的电子被排斥,而带正电的空穴被吸引到表面上来。于是在N型衬底的表面薄层形成空穴型号的P型层,称为反型层,它把漏源两极的P区连接起来,构成漏源间的导电沟道。沟道的宽窄由电场强弱控制。MOS场效应管的栅极与源极绝缘,基本不存在栅极电流,输入电阻非常高。[20,21] 图2.1MOS场效应管的结构和电路符号 Fig.2.1 Structure and circuit symbol that MOS Field-Effect Transistor 场效应管有P型和N型之分。这里的P型或N型,指的是导电沟道是P型还是N 型,即导电沟道中是空穴导电还是电子导电。因为场效应管中只有一种载流子参加导电,所以又常称为“单极型晶体管”。P型沟道和N型沟道的MOS场效应管又各分为“耗尽型”和“增强型”两种。耗尽型指栅极电压为零时,就存在导电沟道,漏源中间有一定电流。增强型MOS场效应管,则只有在栅极电压大于零的情况下,才存在导电沟道。 2.1.2 MOS场效应管的模型化 MOS管的大信号(直流)特性可以用它的电流方程来描述。以N沟道增强型MOS

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