运算放大器地全参数选择

运算放大器的参数指标

1.开环电压增益Avd

开环电压增益（差模增益）为运算放大器处于开环状态下，对小于200Hz的交流输入信号的放大倍数，即输出电压与输入差模电压之比。它一般为104~106，因此它在电路分析时可以认为无穷大。

2.闭环增益A F

闭环增益是运算放大器闭环应用时的电压放大倍数，其大小与放大电路的形式有关，与放大器本身的参数几乎无关，只取决于输入电组和反馈电阻值的大小。

反相比例放大器，其增益为

A F=－

RI

RF

3.共模增益Avc和共模抑制比

当两个输入端同时加上频率小于200Hz的电压信号Vic时，在理想情况下，其输出电压应为零。但由于实际上内部电路失配而输出电压不为零。此时输出电压和输入电压之比成为共模增益Avc。

共模抑制比Kcmr=

Avc Avd

共模增益

运算放大器的差模增益，

通常以对数关系表示：Kcmr=20log

Avc Avd

共模增益

运算放大器的差模增益

共模抑制比一般在80~120Db范围内，它是衡量放大器对共模信号抑制能力高低的重要指标。这不仅是因为许多应用电路中要求抑制输入信号中夹带的共模干扰，而且因为信号从同相端输入时，其两个输入端将出现较大的共模信号而产生较大的运算误差。

在常温（25℃）下当输入电压为零时，其输出电压不为零。此时将其折算到输入端的电压称为输入失调电压。它一般为±（0.2~15）mV 。这就是说，要使放大器输出电压为零，就必须在输入端加上能抵消Vio 的差值输入电压。

5. 输入偏置电流

在常温（25℃）下输入信号为零（两个输入端均接地）时，两个输入端的基极偏置电流的平均值称为输入偏置电流，即

I IB =2

1( I IB -＋ I IB+) 它一般在10nA~1uA 的范围内，随温度的升高而下降，是反映放大器动态输入电阻大小的重要参数。

6. 输入失调电流I IO

输入失调电流可表示为

I IO =︱I IB -－ I IB+∣

在双极晶体管输入级运算放大器中，I IO 约为（0.2~0.1）I IB -或（0.2~0.1）I IB+。当I IO 流过信号源内阻时，产生输入失调电压。而且它也是温度的函数。

7. 差模输入电阻R ID

在一般应用电路中，输入阻抗是指差模输入电阻R ID 。它一般为100K Ω~1M Ω，高输入阻抗运算放大器的差模输入电阻可达1013Ω。

8. 温度漂移

输入失调电压、输入失调电流和输入偏置电流等参数均随温度、时间和电源等外界条件的变化而变化。其中输入偏置电流的变化是造成放大器温度漂移的主要原因。对于双极晶体管输入级运算放大器，输入偏置电流随温度上升而变小，数量级为nA 级。

输出峰－峰电压是在电源电压和负载为额定值时，运算放大器的最大峰－峰电压。例如uA741在±15V 电源电压下工作时，其输出峰－峰电压约为±14V 。它实际上随电源电压、负载电流和工作频率的变化而变化。

10. 最大输出电流I OM

运算放大器在保持输出峰－峰电压的情况下所能提供的最大输出电流用I OM 表示，一般约为10~20mA 。

11. 开环输出电阻R OS

运算放大器在开环状态下，其输出电压变化量和输出电流变化量之比称为输出电阻。它的大小反映运算放大器的负载能力，一般在几百欧姆的数量级。

运算放大器的基本单元

1. 加法器

-Vo ＝22

11VI RI RF VI RI RF 2. 减法器

Vo ＝112)2)(11(VI RI RF VI RP RI RP RI RF RI -++ 如果选取电阻值满足RF/RI1＝RP/RI2的关系，则输出电压Vo 可简化为

Vo ＝)12(1

VI VI RI RF - 3. 微分器

4. 积分器

如果将电路中的两个二极管同时反接，则变成为正极性输入电压线性整流电路。如果不接入二极管D1，则输入信号为正时，D2截止，放大器变成开环，不能保持虚地，就不能成为整流电路。

在线性半波整流电路的基础上，加上一级加法器，就组成了绝对值电路。其中前级组成负极性输入电压半波整流，在RI=RF的条件下，输入电压与V1的关系为：

V1=0 (当VI > 0时)，V1=︱VI︱(当VI < 0时)

V1与VI由反相加法器求和。当VI > 0时，V1=0；

在RI2=RF1的条件下，Vo=－VI。

当VI < 0时，V1=︱VI︱，由于RF1=2RI1，后级组成闭环增益为2的反相比例放大器，所以Vo=－(2V1+VI)= －︱VI︱。

这样，无论输入信号的极性如何，输出信号总为负，而且在数值上等于输入信号的绝对值。

7.比较器

开环运算放大器就是最基本的比较器。由于开环增益Avd很大，只要VI+>VI-，输出电压就为正输出极限Vg；反之则为负输出极限Vd。同时放大器不加补偿网络，有利于提高比较速度。

任意电平比较器：它将输入信号与某一非零给定电压进行比较。放大器接成加法器，给定电压和输入信号分别从经两个输入电阻输入。忽略由输入失调电压和失调电流所产生的误差，在IF为正时，输出为负极限幅值；在IF为负时，输出为正极限幅值。IF为零时的输入电压就是比较器的给定电压。当改变输入电压比RI2/RI1时，对于已知给定电压，便可以改变被检测的输入电压值。

8.复合PI调节器

电梯：对于电动状态下，电机由零速向满速的加速过程中，刚开始调节器的比例增益应该随转速增高而减小，在临界转差处达到最小值，然后随转速的增高而增大，在满速时保持最大值。对于制动状态下，电机由满速向零速的减速过程中，调节器比例增益应该随转速的下降而减小。这就要求调节器必须满足下述要求：对系统动态品质起决定性作用的中频段以-20dB/十倍频程过零，且须有一定宽度，以保证系统的稳定性；截止频率应尽可能大一些，以提高系统的快速性；低频端的增益要高，以保证静态精度；高频端要衰减的快些，以提高系统抗干扰的能力。

复合PI调节器实际上由三个基本调节器组成：固定比例增益的低频、高频端调节器和可调增益的中频段调节器。它的参数选择以其闭环幅频特性谐振峰值（振荡指示）最小为准则，基本满足了电梯电、制动调节器的要求。按图示参数，高、中、低频端的比例增益分别为3.3、10~1000、51；高、中、低频段的积分时间常数分别为3.3ms、470ms、

2.4s。由此可见，在加、减速过程中，主要是中、低频段调节器起作用、调节中频段的

比例增益和积分时间常数，以适应不同系统的要求，同时减少发生机械谐振的可能性。

在满速运行过程，中、低频段调节器接近开环状态，主要是高频段起调节作用，以降低系统的干扰影响。显然，复合PI调节器属于定PI参数调节，仍然不能完全适应调速系统的动态特性要求，只有在数字控制方式中才有可能实现变PI参数调节。

9.直流反相放大器