1、1 差分放大電路（1）對共模信號的抑制作用 差分放大電路如圖所示。特點：左右電路完全對稱。 原理：溫度變化時，兩集電極電流增量相等，即 IC1 IC2 ，使集電極電壓 變化量相等， VCQ1 VCQ2 ，則輸出電壓變化量 VO VC1 VC2 0 ，電路有效 地抑制了零點漂移。若電源電壓升高時，仍有VO VC1 VC2 0 ，因此，該電路能有效抑制零漂。號。共模信號：大小相等，極性相同的輸入信號稱為共模信 共模輸入：輸入共模信號的輸入方式稱為共模輸入。（2）對差模信號的放大作用 基本差分放大電路如圖。差模信號：大小相等，極性相反的信號稱為差模信號。 差模輸入：輸入差模信號的輸入方式稱為差模輸入

2、。 在圖中，1vI1vI2vI ，21vC1vC2Avv I2放大器雙端輸出電壓11vo vC1 vC2AvvI （ Av vI ） AvvI22差分放大電路的電壓放大倍數(shù)為Avd vO AvvI AVRcvIvIrbe可見它的放大倍數(shù)與單級放大電路相同。（3）共模抑制比共模抑制比 K CMR ：差模放大倍數(shù) Avd與共模放大倍數(shù) Avc 的比值稱為共模抑 制比。K CMRAvc若需要單端輸出，缺點：第一，要做到電路完全對稱是十分困難的。第二， 輸出端的零點漂移仍能存在，因而該電路抑制零漂的優(yōu)點就蕩然無存了。改進電路如圖（ b）所示。在兩管發(fā)射極接入穩(wěn)流電阻 Re 。使其即有高的差模放倍數(shù)，又

3、保持了對共模信號或零漂強抑制能力的優(yōu)點。在實際電路中，一般都采用正負兩個電源供電，如圖所示（ c ）所示2 集成運算放大器的基礎知識1集成運放的組成和電路符號 集成運放電路主要由輸入級、 中間級、 輸出級和偏置電路等四部分組成， 如 圖所示。（ ）輸入級：由差分放大電路組成，有兩個輸入端。 同相輸入端：輸入信號在該端輸入時，輸出信號與輸入信號相位相同； 反相輸入端：輸入信號在該端輸入時，輸出信號與輸入信號相位相反。（ ）中間級：由高增益的電壓放大電路組成。（ ）輸出級：由三極管射極輸出器互補電路組成。（ ）偏置電路：為集成運放各級電路提供合適而穩(wěn)定的靜態(tài)工作點。 集成運放電路符號如圖所示。2集

4、成運放的主要參數(shù)（1）開環(huán)差模電壓放大倍數(shù) AVO 無反饋時集成運放的放大倍數(shù)。（2）輸入失調電壓 VIO 當輸入電壓為零時， 為了使放大器輸出電壓為零， 在輸入端外加的補償電壓， 反映了運放的失調程度。 VIO 越小，輸入級對稱性越好。（ ） 輸入失調電流 I IO 輸入信號為零時，運放兩輸入端的基極靜態(tài)電流不相等，其差值稱為輸入失調電流I IO 。數(shù)值越小，表明輸入級管子 的對稱性越好。（4）共模抑制比 K CMR 開環(huán)情況下，差模放大倍數(shù) AVD與共模放大倍數(shù) AVC 之比， KCMR 越大，運放 對零漂的抑制能力越強。（5）輸出電壓峰 峰值 VOPP 放大器在空載情況下，輸出的最大不失

5、真電壓的峰峰值。3理想集成運放 理想運放的條件：（1）開環(huán)電壓放大倍數(shù) AVD ；（ 2）輸入電阻 ri；（3）輸出阻抗 ro 0；（ ）共模抑制比 K CMR 。結論： 理想運放的兩輸入端電位差趨于零。 理想運放的輸入電流趨于零。3 集成運算放大器構成的基本運算電路1反相比例運算放大器（1）電路結構 反相比例運算放大器電路及其等效電路如圖所示。Rf 引入電壓負反饋。虛短： N、P 兩點電位相同，相當于短路，但內部并未短路，稱為“虛假短 路”。虛地： N端稱“虛地”；并非真正“接地”，是反相輸入運放的一個重要特 點。（2）閉環(huán)放大倍數(shù) AVFAVF vORfv IR1（3）結論：反相輸入比例運

6、算電路的閉環(huán)放大倍數(shù) AVF 只取決于外接反饋電 阻 Rf 與輸入端電阻 R1 之比，與集成運放本身參數(shù)無關； 輸出電壓與輸入電壓成比 例關系，相位相反。2同相比例運算放大器（1）電路結構 同相比例運算放大器電路如圖所示。Rf 引入 電壓串聯(lián)負反饋（2）閉環(huán)放大倍數(shù) AVFvO (R1 Rf ) 1 Rf v IR1R1（3）結論：同相輸入比例運算電路的放大倍數(shù)與 AV無關，只取決于 Rf 與R1 的比值；輸出電壓與輸入電壓同相且成比例關系。4） 集成運算放大器使用常識1集成運放的保護措施（1）電源極性接反的保護如圖所示。主要用于高電源電壓的場合。保護原理：利用二極管的單向導電性，當電源極性為

7、正時，它正常導通； 旦電源極性接反，二極管反偏截止，電源不通，保護了運放。（2）輸入保護保護如圖所示。無論是輸入信號的極性是正是負只要超過二極管導通電壓， 則VD1或VD 2中 就會有一個導通，導通壓降為 0.7 V 從而限制了輸入信號的幅度，起到了保護作 用。（3）輸出保護 保護電路如圖所示。若輸入端出現(xiàn)過高電壓，集成運放輸出端電壓將受到穩(wěn)壓管穩(wěn)壓值的限制， 將其穩(wěn)定在安全范圍內。2集成運放常見故障分析（1）不能調零出現(xiàn)這種故障是輸出電壓處于極限狀態(tài)， 或接近正電源， 或接近負電源。 如 果這是開環(huán)調試，則屬正常情況。當接成閉環(huán)后，若輸出電壓仍在某一極限值， 調零也不起作用，則可能是接線錯誤

8、、電路上有虛焊點、或運放組件損壞。（2）阻塞 現(xiàn)象：運放工作于閉環(huán)狀態(tài)下，輸出電壓接近正電源或負電源電壓極限值，不能調零，信號無法輸入。 原因：輸入信號過大或干擾信號過強， 使運放內的某些管子進入飽和或截止 狀態(tài)。排除方法：斷開電源再重新接通，或將兩個輸入端短接一下即能恢復正常。（3）自激 現(xiàn)象：工作不穩(wěn)定，當人體或金屬物靠近它時，表現(xiàn)更為顯著。 原因： RC補償元件參數(shù)不恰當，輸出端有容性負載或接線太長等。 排除方法：可重新調整 RC補償元件參數(shù)，加強正、負電源退耦合或在反饋 電阻兩端并聯(lián)電容等。4 運算電路（1）加法運算電路（加法器） 電路組成 加法運算關系 在虛地點 N，因 iI 0所以

9、有 整理可得iFi1i 2 i 3 invI2 vI3vIn )若取 R1 R2 R3Rn R ，則vORfR(vI1如果 Rf =R，則vO （vI1 vI2 vI3vIn ） 結論：電路的輸出電壓等于各輸入電壓之和，完成了加法運算 （2）減法運算電路（減法器） 電路組成減法運算電路是一個既有反相輸入信號又有同相輸入信號的雙端輸入的運算放大器電路。 減法運算關系因為iI 0，則 i1 iF，i2 i'2于是有vI1vNv Nv O 和R1和vI2vPv PRfR2R'2上式中vN vI1RfR1 RfvOR1和vPR2' vI2 R2 R2vI1 RfvOR1因vN

10、vP ，故R2為使電路平衡，' v I 2 R1 RfR 2 R'2選擇 R1 R2 , Rf R'2 ，得Rf vO（vI2 vI1 ）R1 結論：輸出電壓正比于兩個輸入電壓之差，該電路完成了減法運算。 該電路又可以看成差分運放電路。可由圖（ b）和（c）輸出電壓可看成是兩 個輸入電壓分別作用于差分式減法運算器又疊加而成。如果 Rf = R1，則v O vI1 v I2集成運算能作為反相器或電壓跟隨器使用嗎？ 集成運放能作為反相器使用，如圖（ a）所示。集成運放也可作為電壓 如圖（ b）所示。故電路又稱為減法器。例解跟隨器，2信號轉換電路（1）電壓/ 電流轉換器 電路

11、組成 同相輸入式電壓 / 電流轉換器電路如圖所示。R1 為輸入端電阻； RL 為負載電阻； R2 為平衡電阻4） 集成運算放大器使用常識1集成運放的保護措施（1）電源極性接反的保護如圖所示。主要用于高電源電壓的場合。保護原理：利用二極管的單向導電性，當電源極性為正時，它正常導通； 旦電源極性接反，二極管反偏截止，電源不通，保護了運放。（2）輸入保護保護如圖所示。無論是輸入信號的極性是正是負只要超過二極管導通電壓， 則VD1或VD 2中 就會有一個導通，導通壓降為 0.7 V 從而限制了輸入信號的幅度，起到了保護作 用。（3）輸出保護 保護電路如圖所示。若輸入端出現(xiàn)過高電壓，集成運放輸出端電壓將

12、受到穩(wěn)壓管穩(wěn)壓值的限制， 將其穩(wěn)定在安全范圍內。2集成運放常見故障分析（1）不能調零出現(xiàn)這種故障是輸出電壓處于極限狀態(tài)， 或接近正電源， 或接近負電源。 如 果這是開環(huán)調試，則屬正常情況。當接成閉環(huán)后，若輸出電壓仍在某一極限值， 調零也不起作用，則可能是接線錯誤、電路上有虛焊點、或運放組件損壞。（2）阻塞 現(xiàn)象：運放工作于閉環(huán)狀態(tài)下，輸出電壓接近正電源或負電源電壓極限值， 不能調零，信號無法輸入。原因：輸入信號過大或干擾信號過強， 使運放內的某些管子進入飽和或截止 狀態(tài)。排除方法：斷開電源再重新接通，或將兩個輸入端短接一下即能恢復正常。（3）自激 現(xiàn)象：工作不穩(wěn)定，當人體或金屬物靠近它時，表現(xiàn)

13、更為顯著。 原因： RC補償元件參數(shù)不恰當，輸出端有容性負載或接線太長等。 排除方法：可重新調整 RC補償元件參數(shù)，加強正、負電源退耦合或在反饋 電阻兩端并聯(lián)電容等。差分放大電路一. 實驗目的 :1 掌握差分放大電路的基本概念；2 了解零漂差生的原理與抑制零漂的方法；3 掌握差分放大電路的基本測試方法。二. 實驗原理 :1. 由運放構成的高阻抗差分放大電路圖為高輸入阻抗差分放大器 ,應用十分廣泛 .從儀器測量放大器 , 到特種測量放大器 , 幾乎都 能見到其蹤跡。從圖中可以看到 A1、A2兩個同相運放電路構成輸入級， 在與差分放大器 A3 串聯(lián)組成三運放差分 防大電路。電路中有關電阻保持嚴格對

14、稱 , 具有以下幾個優(yōu)點 :(1) A1 和 A2提高了差模信號與共模信號之比 , 即提高了信噪比 ;(2) 在保證有關電阻嚴格對稱的條件下 , 各電阻阻值的誤差對該電路的共模抑制比KCMRR沒有影響;(3) 電路對共模信號幾乎沒有放大作用 , 共模電壓增益接近零。因為電路中 R1=R2、 R3=R4、 R5=R6 ，故可導出兩級差模總增益為：vduoui1 ui2R p 2R1 R5RP R3通常，第一級增益要盡量高，第二級增益一般為 12 倍，這里第一級選擇 100 倍，第二級為 1 倍。則取 R3=R4=R5=R6=10K, 要求匹配性好，一般用金屬膜精密電阻，阻值可在10K幾百 K間選

15、擇。則Avd =(R P+2R1)/R P先定 RP，通常在 1K 10K 內，這里取 RP1K ，則可由上式求得 R1=99RP/2=49.5K 取標稱值 51K。通常 RS1和 RS2不要超過 RP/2 ，這里選 RS1 R S2510，用于保護運放輸入級。A1 和 A2 應選用低溫飄、高 KCMRR的運放，性能一致性要好。三. 實驗內容1 搭接電路2 靜態(tài)調試要求運放各管腳在零輸入時，電位正常，與估算值基本吻合。3 動態(tài)調試根據(jù)電路給定的參數(shù)，進行高阻抗差分放大電路的輸出測量。可分為差模、共模方式輸入， 自擬實驗測試表格，將測試結果記錄在表格中。1 實驗數(shù)據(jù)測量改變輸入信號，測量高阻抗差分放大電路的輸出。輸入數(shù)據(jù)表格如下：出號) 輸 信 (v)輸入信號 (v)Vi1 0Vi1 0.01Vi1 -0.01Vi1 0.01Vi1 0.03Vi1 -0.01Vi10.03Vi2 0Vi2 -0.01Vi2 0.01Vi2 0.01Vi2 -0.01Vi2 0.03Vi20.03VOdA11.032-1.0272.071-2.046VOdA2-1.0271.0322.0462.071VOdA3-2.0562.0614.1154.119VOcA12.249mv12.249mv32.248 mvVOcA22.249mv12.249mv32.248 mvVOcA32