清華大學(xué)電路原理經(jīng)典課件-運(yùn)算放大器

清華大學(xué)電路原理經(jīng)典課件-運(yùn)算放大器運(yùn)算放大器概述運(yùn)算放大器的工作原理運(yùn)算放大器的應(yīng)用運(yùn)算放大器的選擇與使用清華大學(xué)電路原理經(jīng)典課件-運(yùn)算放大器案例分析01運(yùn)算放大器概述0102運(yùn)算放大器的定義它是一種集成電路，由多個(gè)晶體管、電阻和電容等元件集成在一塊芯片上，具有體積小、功耗低、穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)。運(yùn)算放大器（簡(jiǎn)稱(chēng)運(yùn)放）是一種具有高放大倍數(shù)的電路單元，能夠?qū)崿F(xiàn)信號(hào)的放大、比較、濾波等功能。運(yùn)算放大器能夠?qū)⑤斎氲奈⑷跣盘?hào)放大到所需的幅度。電壓放大運(yùn)算放大器的輸入端通常為差分形式，能夠抑制共模干擾，提高信號(hào)的信噪比。差分輸入運(yùn)算放大器的輸出電壓通常在電源電壓范圍內(nèi)，能夠滿(mǎn)足大多數(shù)應(yīng)用需求。輸出電壓范圍運(yùn)算放大器的增益帶寬乘積近似為一個(gè)常數(shù)，即在一定的頻率范圍內(nèi)，增益和帶寬是相互制約的。單位增益帶寬運(yùn)算放大器的基本特性可以分為單運(yùn)放、雙運(yùn)放和四運(yùn)放等類(lèi)型。根據(jù)電路結(jié)構(gòu)根據(jù)功能根據(jù)輸入輸出阻抗可以分為通用型、高精度型、高速型、低功耗型等類(lèi)型。可以分為高輸入阻抗型和低輸入阻抗型。030201運(yùn)算放大器的分類(lèi)02運(yùn)算放大器的工作原理差分輸入是運(yùn)算放大器的一個(gè)重要特性，它允許輸入信號(hào)以差分形式進(jìn)入放大器，從而有效抑制共模干擾，提高信號(hào)的抗干擾能力。差分輸入信號(hào)通過(guò)兩個(gè)互補(bǔ)的輸入端進(jìn)入放大器，這兩個(gè)輸入端通常稱(chēng)為差分輸入端。差分輸入信號(hào)的電壓差是運(yùn)算放大器的有效輸入信號(hào)，而共模電壓則被抑制。差分輸入03虛短和虛斷概念是理想運(yùn)算放大器的兩個(gè)重要特性，它們?cè)趯?shí)際應(yīng)用中有助于簡(jiǎn)化分析和設(shè)計(jì)。01虛短是指運(yùn)算放大器的兩個(gè)輸入端在理想情況下，其電壓差為零的現(xiàn)象。02虛斷是指運(yùn)算放大器的兩個(gè)輸入端在理想情況下，其電流為零的現(xiàn)象。虛短和虛斷概念010203放大倍數(shù)是運(yùn)算放大器的一個(gè)重要參數(shù)，它表示輸出電壓與輸入電壓的比值。放大倍數(shù)由運(yùn)算放大器的開(kāi)環(huán)增益和閉環(huán)增益共同決定。在理想情況下，運(yùn)算放大器的開(kāi)環(huán)增益無(wú)窮大，閉環(huán)增益為1，因此輸出電壓與輸入電壓成正比關(guān)系。放大倍數(shù)03運(yùn)算放大器的應(yīng)用信號(hào)放大運(yùn)算放大器具有高放大倍數(shù)，可以將微弱信號(hào)放大到足夠驅(qū)動(dòng)后續(xù)電路的程度。信號(hào)運(yùn)算利用運(yùn)算放大器的線性特性，可以實(shí)現(xiàn)加法、減法、乘法、除法等運(yùn)算功能。濾波器設(shè)計(jì)利用運(yùn)算放大器和RC電路，可以設(shè)計(jì)出各種濾波器，如低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器等。在模擬電路中的應(yīng)用時(shí)序電路利用運(yùn)算放大器的反饋特性，可以設(shè)計(jì)出各種時(shí)序電路，如觸發(fā)器、寄存器等。信號(hào)采樣保持在模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）中，運(yùn)算放大器用于采樣和保持模擬信號(hào)，以保證ADC的轉(zhuǎn)換精度和速度。比較器利用運(yùn)算放大器的電壓傳輸特性，可以將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，用于閾值檢測(cè)和脈沖整形。在數(shù)字電路中的應(yīng)用123傳感器輸出的信號(hào)通常比較微弱，需要用運(yùn)算放大器進(jìn)行放大和濾波，以供后續(xù)電路使用。信號(hào)調(diào)理某些傳感器會(huì)受到溫度的影響，利用運(yùn)算放大器和熱敏電阻可以設(shè)計(jì)出溫度補(bǔ)償電路，提高傳感器的測(cè)量精度。溫度補(bǔ)償某些傳感器輸出信號(hào)呈非線性關(guān)系，利用運(yùn)算放大器和適當(dāng)反饋電路可以將其線性化，便于后續(xù)處理和應(yīng)用。線性化在傳感器信號(hào)處理中的應(yīng)用04運(yùn)算放大器的選擇與使用根據(jù)電路需求選擇合適的運(yùn)算放大器類(lèi)型，如通用型、低功耗型、高速型等。運(yùn)算放大器的類(lèi)型根據(jù)電路帶寬需求和精度要求，選擇具有適當(dāng)帶寬和精度的運(yùn)算放大器。帶寬與精度考慮運(yùn)算放大器的輸入和輸出阻抗，以確保其與電路其他部分的兼容性。輸入與輸出阻抗運(yùn)算放大器的選擇電源電壓確保為運(yùn)算放大器提供適當(dāng)?shù)碾娫措妷?，并注意電源電壓的穩(wěn)定性。接地正確連接運(yùn)算放大器的接地線，以減小接地噪聲和干擾。輸入保護(hù)為運(yùn)算放大器的輸入端提供適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)措施，以防止過(guò)壓或靜電放電等損害。運(yùn)算放大器的使用注意事項(xiàng)帶寬限制了解運(yùn)算放大器的帶寬限制，以確保其滿(mǎn)足電路的帶寬需求。熱穩(wěn)定性注意運(yùn)算放大器的熱穩(wěn)定性，采取適當(dāng)?shù)纳岽胧?，以減小因過(guò)熱引起的性能下降。偏置電流與失調(diào)電壓了解并減小運(yùn)算放大器的偏置電流和失調(diào)電壓對(duì)電路性能的影響。運(yùn)算放大器的常見(jiàn)問(wèn)題及解決方案05清華大學(xué)電路原理經(jīng)典課件-運(yùn)算放大器案例分析案例一：基本放大電路設(shè)計(jì)總結(jié)詞通過(guò)簡(jiǎn)單運(yùn)算放大器電路設(shè)計(jì)，掌握基本放大電路的組成和工作原理。詳細(xì)描述介紹基本放大電路的基本概念、組成元件及其作用，分析電路的工作原理和性能指標(biāo)，如電壓放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻等。通過(guò)差分放大電路設(shè)計(jì)，了解差分放大器在消除共模信號(hào)和提高放大倍數(shù)方面的優(yōu)勢(shì)?？偨Y(jié)詞介紹差分放大電路的基本概念、組成和工作原理，分析差分放大器的性能指標(biāo)和優(yōu)勢(shì)，如抑制零點(diǎn)漂移、提高放大倍數(shù)和抑制共模信號(hào)等。詳細(xì)描述案例二：差分放大電路設(shè)計(jì)通過(guò)儀表放大電路設(shè)計(jì)，掌握儀表放大器在信