OP放大电路活用技巧PDF电子书下载

第1章 与纤细的模拟IC—— OP放大器的连接方法 1

1.1模拟与数字二位一体 1

1.1.1敏感而微弱的模拟与迟钝而强实的数字 1

1.1.2缺少模拟电路或缺少数字电路都得不到优良的产品 2

1.2 OP放大器的基本功能“信号放大”的益处 4

1.2.1放大增强抗噪能力 4

1.2.2 A/D转换后信息损失少 6

1.2.3理想放大器的输出波形和输入波形相似 7

1.3 OP放大器的分类 8

1.3.1根据用途的分类 8

1.3.2根据电源电压的分类 8

1.3.3根据输入、输出电压范围的分类 12

1.4充分认识OP放大器的不足 13

1.4.1在性能指标数据表中，一些关键的事项并未列出 13

1.4.2 IC缺点的实验发现 16

1.4.3要相信的不是性能指标数据表，而是实测数据 17

第2章 掌握放大技术的基础 19

2.1相位虽然反转但精度高的反相放大电路 19

2.1.1输入信号和输出信号的关系 19

2.1.2两个外接电阻的阻值比决定增益 20

2.1.3安装方法 22

2.1.4典型应用电路 23

2.2相位不反、使用方便但精度稍显不足的同相放大电路 24

2.2.1不反相而放大 24

2.2.2使用方便但增益误差大 27

2.2.3安装方法 28

2.3将能量加于微弱信号上以增强负载驱动能力的电压跟随器 28

2.3.1输入阻抗大、输出阻抗小，增益1倍 28

2.3.2应用举例 30

2.3.3易发振荡是此种高性能电路的白玉之瑕 31

第3章 OP放大器周围外接元件的作用及取值理由 33

3.1反馈部分 34

3.1.1决定增益的反馈电阻R11和R10 34

3.1.2抑制直流分量放大的电容C9 37

3.2偏压部分 40

3.2.1对电源分压获得基准电位的R3和R5 40

3.2.2连接分压电路和OP放大器的R7 43

3.2.3抑制偏压变动的C2 45

3.3输入部分 47

3.3.1抑制电路与外部设备连接时突跳的R8 47

3.3.2不同基准电位下工作的电路之间的桥梁C8 48

3.4输入部分的详细设计 50

3.4.1阅读电路时省去影响小的元件 50

3.4.2输入阻抗的频率特性 53

3.5输出部分 56

3.5.1实现与下一级稳定连接的R12 56

3.5.2与不同基准电位下工作的下一级放大电路之间的桥梁C10 58

3.6用实验来校核设计 58

3.6.1正向幅度受到限制 58

3.6.2如果调整偏压，负侧又会遭到限幅 60

3.6.3输出端加接电阻后，失真减轻，输出电压范围扩大 60

第4章 掌握直流放大技术 67

4.1直流放大器的必要性 67

4.1.1直流放大器设计失败例 67

4.1.2取出长周期信号也要用直流放大器 68

4.1.3直流失调电压和温度漂移为零的放大器是理想的 69

4.2双电源下放大器的性能易于获得 69

4.2.1单电源工作的交流放大器的缺点 69

4.2.2双电源型的优缺点 73

4.3直流放大器电路 74

4.3.1单电源工作的直流放大器 74

4.3.2双电源工作的直流放大器 75

4.4直流放大器的弱点——失调电压 76

4.4.1直流放大器很难只放大直流信号 76

4.4.2失调电压的危害 77

4.5失调电压产生的原因 78

4.5.1.输出失调电压产生的原因 78

4.5.2输入失调电压产生的原因 79

4.5.3输入偏置电流产生的根据 80

4.6输出失调电压产生的主要原因 80

4.6.1输入偏置电流与输出失调电压的关系 81

4.6.2输入失调电压与输出失调电压的关系 82

4.7减小输出失调电压的方法 85

4.7.1减小输入失调电压 85

4.7.2减小±输入端的输入偏置电流的影响 86

4.7.3输出失调电压修正方法 88

4.8不做直流放大时直接做成交流放大器 92

4.8.1典型的交流放大器 92

4.8.2无需耦合电容的交流放大器 93

4.8.3方波信号放大时应注意下倾与稳定 95

第5章 掌握低噪声放大技术 99

5.1微小信号的放大 99

5.1.1需要不使SN比恶化的放大器 99

5.1.2确保动态范围也很重要 100

5.2噪声的频率分布可按三个频带分类 100

5.2.1噪声的频率分布 100

5.2.2低频区起支配作用的1/f噪声 102

5.2.3大小随设计变化的白噪声 102

5.2.4高频下会成为问题的分配噪声 103

5.3噪声的种类及其对策 103

5.3.1除更换元件及IC外别无对策的噪声 103

5.3.2大小随电阻值变化的热噪声的对策 104

5.3.3雪崩噪声的应对 105

5.4来自OP放大器自身的噪声 107

5.4.1电压性噪声和电流性噪声 107

5.4.2输入换算噪声电压 107

5.4.3输入换算噪声电流 108

5.5 OP放大器电路的噪声电压的计算方法 108

5.5.1噪声的定量化 108

5.5.2 OP放大器产生的噪声电压的计算 109

5.6低噪声放大器的设计例 111

5.6.1步骤1——确立设计目标 111

5.6.2步骤2——选择低噪声OP放大器 112

5.6.3步骤3——进行基本设计 112

5.6.4步骤4——低噪声化 113

5.6.5步骤5——预测最终电路的噪声特性 115

5.6.6步骤6——试制并确认实际特性 116

附录A从微小信号到大信号输入幅度大范围变化的应对——动态范围的扩展技术 120

附录B 噪声水平的计算技术——正态分布噪声的分布情况及合成方法 132

第6章 频率特性的控制 141

6.1扩大带宽的方法 141

6.1.1决定增益频率上限的增益带宽和反馈量β 141

6.1.2选用GBW大的OP放大器 141

6.1.3增大反馈量 144

6.1.4实际OP放大器的GBW并非是不随频率变化的定值 145

6.2用噪声增益分别控制上限频率和增益 146

6.2.1用噪声增益控制噪声及频率特性 146

6.2.2下降增益抑制上限频率的上升 149

6.3抑制上限频率上升的方法 150

6.3.1用反馈电路控制频率特性 150

6.3.2 GBW不能用于频率特性的设计 151

6.4大振幅时转换速率会支配上限频率 152

6.4.1输出振幅的最大倾斜度受转换速率限制 152

6.4.2 GBW大而转换速率小的OP放大器 153

6.4.3如果需要高转换速率应使用电流反馈型 154

6.4.4转换速率与上限频率的关系 154

附录OP放大器输出电流的增强方法 156

第7章 振荡对策与周围元件的选择方法 163

7.1难以发现的放大器的致命伤——振荡 163

7.1.1振荡是致命的缺陷 163

7.1.2振荡电路与放大器仅毫厘之差 163

7.1.3认真检查有无振荡 164

7.1.4放大器的周围存在很多引发振荡的因素 164

7.2振荡的症状 164

7.2.1脉冲响应波形混乱或有高频信号叠加 164

7.2.2直流输出电压变动大至预计以上 165

7.2.3 OP放大器外壳烫得手不能触摸 166

7.2.4放大器的线性坏到预计以上 166

7.3稳定性设计 167

7.3.1考察输入→放大→输出→反馈→输入一圈信号的变化 167

7.3.2关注相位的移动与变化 167

7.3.3根据A0（jω）β（jω）可知发生振荡的余裕度 168

7.4提高稳定性，实现不易振荡的放大器 170

7.4.1输出端接电容也不振荡的做法 170

7.4.2输入端接电容也不振荡的做法 173

7.4.3抗寄生L及C引发的高频振荡的做法 175

7.5旁路电容的配置与选择方法 178

7.5.1无旁路电容时的振荡的症状与对策 178

7.5.2无旁路电容时的振荡机理 180

7.5.3旁路电容的施加方法 181

7.5.4接入电路模块的大容量电容器电容值的确定方法 183

7.6振荡的检查方法 183

7.6.1使用示波器的简易方法 183

7.6.2使用谱分析仪严格检查 185

7.6.3使用网络分析仪定量测量振荡余裕 185

7.6.4冷却时易发生振荡 186

附录A环路增益的测量方法 187

附录B OP放大器低温下也能不发生振荡 190

第8章 低失调OP放大器的使用方法及评价法 193

8.1低失调OP放大器 193

8.1.1在直流精度很必要之处发挥威力 193

8.1.2实际器件 193

8.2使用基础 195

8.2.1增加失调调整用电阻的副作用 195

8.2.2输入增加LPF去除OP放大器跟不上的信号 195

8.2.3使用精度高于±1%的高精度电阻 197

8.2.4 OP放大器输入端周围的布线应尽可能短 197

8.3在去除失调的同时放大的斩波稳定型 198

8.3.1低失调中典型的“斩波稳定型” 198

8.3.2增加输出滤波器去除特有的噪声 199

8.3.3增加LPF后稳定建立时间的确认 199

8.4重要的性能及其评价方法 199

8.4.1确认测试系统的噪声水平 200

8.4.2输入失调电压及其温度漂移特性 201

8.4.3输入换算噪声电压 202

8.4.4输入偏置电流 208

8.4.5振荡余裕 210

第9章 低噪声OP放大器的使用方法及评价法 213

9.1各种低噪声OP放大器 213

9.2基本使用方法 215

9.2.1用于反相放大器的场合 215

9.2.2用于同相放大器的场合 217

9.2.3用于差动放大器的场合 217

9.3能正确测量低频噪声的锁定放大器 217

9.4输入换算噪声电压密度的评价与分析 220

9.4.1评价电路 220

9.4.2测量结果与分析 221

9.5输入换算噪声电流密度的评价与分析 223

9.5.1评价电路 223

9.5.2测量结果与分析 224

第10章 差动放大器的使用方法及评价法 227

10.1差动放大器的功能与特性 228

10.1.1关键是“能只抑制共模信号吗” 228

10.2仪器放大器抗共模噪声强 231

10.2.1所有的电子电路都工作在噪声的海洋上 231

10.2.2共模噪声因引线阻抗的少许不平衡而突然变为恶性噪声 232

10.2.3仪器放大器 233

10.3高频区改善CMRR的方法 234

10.3.1 CMRR在高频区的劣化 234

10.3.2增加共模去除滤波器 235

10.3.3输入线缆的电容使CMRR恶化 236

10.3.4使用浮动电源后CMRR立即上升 238

10.4实际的差动放大器和仪器放大器 238

10.5应评价的特性及评价结果分析 246

10.5.1差动增益的频率特性 246

10.5.2输出换算CMRR 248

10.5.3输出换算PSRR 250

第11章 隔离器件的使用方法及评价法 255

11.1任何两点间都要能安全测量 255

11.1.1测试仪器坏了？触电了？ 255

11.1.2用隔离器件绝缘 256

11.2隔离放大器的使用方法及评价法 256

11.2.1使用方法 258

11.2.2简单模块型 260

11.2.3低噪声、宽带宽型 262

11.2.4应评价的特性及结果分析 265

11.3数字隔离器的使用方法及评价法 270

11.3.1数字地与模拟地在哪里连接才好 270

11.3.2使数字和模拟电流流动顺畅 272

11.3.3实际数字隔离器及其使用方法 272

11.3.4应评价的特性及结果分析 273

第12章 高速OP放大器的使用方法及评价法 279

12.1电流反馈型OP放大器攻略 279

12.1.1放大高速信号应选用电流反馈型 279

12.1.2电压反馈型提高增益时带宽会变窄 280

12.1.3电流反馈型增益即使提高带宽也不变 281

12.1.4对大敌“振荡”的对策 283

12.1.5无旁路电容时高次谐波失真即会增大 284

12.2 OP放大器输入部分存在的寄生电容的补偿 285

12.2.1寄生电容的真面目 285

12.2.2两个对策 286

12.2.3电压跟随器的补偿方法 287

12.3负载电容引发振荡的对策 288

12.3.1接输出电阻 288

12.3.2用增益1倍下不能使用的OP放大器制作稳定工作的电压跟随器的方法 291

12.4增益和相位的频率特性的测试方法 292

12.4.1评价方法 292

12.4.2结果与分析 292

12.5失真的评价 297

12.5.1非高次谐波失真而是用交叉调制失真评价 297

12.5.2交叉调制失真评价法及分析 301

参考文献 307