运算放大器设计与应用.pdf

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1、 电子工程专辑电子工程专辑为亚洲及中国的电子工程师社群提供及分析最新工业和科技趋势为亚洲及中国的电子工程师社群提供及分析最新工业和科技趋势 运算放大器设计与应用运算放大器设计与应用电子工程师必备手册电子工程师必备手册(下下)运算放大器设计及应用 运算放大器设计及应用 -电子工程师必备手册（下）-电子工程师必备手册（下）电子工程专辑电子工程专辑为亚洲及中国的电子工程师社群提供及分析最新工业和科技趋势为亚洲及中国的电子工程师社群提供及分析最新工业和科技趋势 运算放大器设计与应用运算放大器设计与应用电子工程师必备手册电子工程师必备手册(下下)目录：目录：一、运算放大器设计应用经典问答集粹 二、四类运

2、算放大器的技术发展趋势及其应用热点 一、运算放大器设计应用经典问答集粹 二、四类运算放大器的技术发展趋势及其应用热点 电子工程专辑电子工程专辑为亚洲及中国的电子工程师社群提供及分析最新工业和科技趋势为亚洲及中国的电子工程师社群提供及分析最新工业和科技趋势 运算放大器设计与应用运算放大器设计与应用电子工程师必备手册电子工程师必备手册(下下)一、运算放大器设计应用经典问答集粹 一、运算放大器设计应用经典问答集粹 1.用运算放大器做正弦波振荡有哪些经典电路用运算放大器做正弦波振荡有哪些经典电路 问：用运算放大器做正弦波振荡器在学校时老师就教过，应该是一个常用的电路。现在我做了几款，实际效果都不理想。

3、哪位做过，可否透露些经验或成功的电路？答：(1)用以下方法改进波形质量：选用高品质的电容；对运放的电源进行去耦设计；对震荡器的输出信号进行滤波处理。(2)我曾经在铃流源电路中用到一种带有 AGC 电路的文氏电桥振荡器，用来产生 25Hz 的正弦波，如图所示。图中使用二极管限幅代替非线性反馈元件，二极管通过对输出电压形成一个软限幅来降低失真。文氏电桥或低失真的特性要求有个辅助电路来调节增益，辅助电路包括从在反馈环路内插入的一个非线性元件，到由外部元件构成的自动增益控制（AGC）回路。通过 D1 对正弦波的负半周取样，且所取样存于 C1 中，选择 R1和 R2，必须使 Q1 的偏置定在中心处，使得

4、输出电压为期望值时，（RG+RQ1）=RF/2。当输出电压升高时，Q1 增大电阻，从而使增益降低。在上图所示的振荡器中，给运算放大器的正输入端施加 0.833V 电源，使输出的静态电压处在中心位置处（Vcc/2=2.5V），这里 Q1 多数用的是小信号的 MOSFET 2N7000（N 沟道，60V，7.5 欧），D1 则选用 1N4148。以上供你参考。(3)为克服 RC 移相振荡器的缺点，常采用 RC 串并联电路作为选频反馈网络的正弦振荡电路，也称为文氏电桥振荡电路，如图 Z0820 所示。它由两级共射电路构成的同相放大器和 RC 串并联反馈网络组成。由于 A=0，这就要求 RC 串并联反

5、馈网络对某一频率的相移 F2n，才能满足振荡的相位平衡条件。下面分析 RC 串并联网络的选频特性，再介绍其它有关元件的作用。图 Z0820 中 RC 串并联网络在低、高频时的等效电路如图 Z0821 所示。这是因为在频率比较低的情况下，（1/C）R，而频率较高的情况下，则（1/C）=10KOhm 的条件下，能够满足将幅度低于-1V的低频或直流信号做等幅反向转换或传输。这里，不要被单电源运放的名称所迷惑。单电源运放依然可以很好地工作在双电源供电的工作环境里。不过是因为其比常规/标准运放具有更宽、更接近 Vcc/Vee 电源端电压的输入/输出能力与特性，才有此专称，两者的结构本质上相同。通用运放在

6、线性传输范围，依然有很多实际的单电源供电应用。楼主在模拟/仿真 LM358 时，可能将供电设置成正极性单电源的方式，而一般的仿真软件，可能将输入电压条件内置为 Vcc/Vee 电源端电压的范围，输入电压已经超出限度，结果自然不正常。从LM358 的 PNP 差分输入结构看，+5V 单电源结构即有可能基本满足（一定条件下）初始的要求；而 CA3140（http:/www.ee.washington.edu/stores/DataSheets/linear/ca3140.pdf）的 PMOS 差分输入结构在单电源条件 下，满 足 要 求 的 可 能 性 更 大。OP-07运 放+/-5V也 是 可

7、 正 常 工 作 的（http:/www.ortodoxism.ro/datasheets/nationalsemiconductor/OP-07.pdf）。前期分析极为重要，但还得通过实际验证。一个反向比例器的验证测试，在面包板上极为便捷。若有测量仪器就更为方便与直接（Tek-577-178,BJ4840）。通过测量，还可评估一下所用仿真工具的智能程度与符合实际的概率。供参考。4.微弱交流信号的提取与放大的问题微弱交流信号的提取与放大的问题 问：我的有用信号是 1100nA 频率 1k10khz 的交流信号，但是接收信号中又存在 1uA 左右的直流电流，我 电子工程专辑电子工程专辑为亚洲及中

8、国的电子工程师社群提供及分析最新工业和科技趋势为亚洲及中国的电子工程师社群提供及分析最新工业和科技趋势 运算放大器设计与应用运算放大器设计与应用电子工程师必备手册电子工程师必备手册(下下)应该如何把我要的交流电流提取出来然后放大呢？另外放大部分有什么好的实现方法么？大概 1nA 要转换成10mV。答：(1)解决问题时，需要提取焦点的“差异”，从而找出解决问题的钥匙。这里的关键就是：实现 10M 欧姆跨阻比例器的直流调零。关于电路的具体参数设计，有时常与工艺考查紧密相关。根据经验推算：4MHz 增益带宽乘积的运放与 10M 欧姆的普通反馈电阻 Rf 实现的跨阻比例器的信号带宽可达到 40KHz。

9、因此，对处于频率上限边界的 10KHz 的正弦频率分量，会有-1.83%的最大频率响应衰减。主因就是与 Rf 等效并联的总分布电容 Cf（电阻的封装结构电容+工艺装配结构电容-包括运放封装和 PCB 等空间结构电容）。若此结果为不可接受的瓶径，可考虑用两个 5M 欧姆电阻串联成一个 10M 电阻，等效 Cf 约可减半。接近 80KHz 的电路带宽产生的最高频响衰减的影响，将减少到约-0.0335%了。运放宜选用 Ib0.1nA（全工作温度范围内）和高带宽的产品，以保证零点的稳定和高频响应的要求。或者对后续电路的传输采取交流隔直方式-以消除零点漂移的影响。运放工作电源的交流纹波电压应2mVp-p

10、,不宜采用开关电源供电。整个电路需要采取电场屏蔽措施安装在屏蔽接地的金属盒子之中。设计的前期考虑越细致、投入越多，研制进程中翻案、返工、打补丁的机会就越少，设计质量、产品质量才能更高，设计成本反而减少，生产的后期成本也越少。反之，结果趋势相反。这些思想，就是那个著名的前期高设计投入、后期低生产消耗的“投入-消耗成本时间反比曲线族”的具体体现。确实反映出设计、生产实践中的一些客观规律。(2)谢谢你给我建议，它对我有很大的帮助，但是还是有个问题我搞不懂，怎么实现你说的“直流调零”呢？另外能不能推荐几款合用的运放，再次感谢你。(3)1uA直流通过 10M 欧姆在运放输出端通常产生+10V 的输出电压

11、。也因此限制了交流信号的动态范围，并形成诸多不便。将一个稳定的+10V（可用 3296 电位器微调）电压串接一个 10M 电阻连接到运放的反向输入端，形成一个相反的 1uA抵消电流，10M 反馈电阻中没有电流，输出直流电压也因此为零了。LF356、LF411（+/-12V15V 双电源供电），OPA655（+/-5V 双电源供电）。5.紫外线传感器输出的电流放大问题紫外线传感器输出的电流放大问题 问：传感器输出的电流大概是几十 nA 左右，但小弟在前面的放大问题上就碰到问题了，特向高手们请教芯片应该怎样选择，电路应该怎样设计才更好，先谢谢了。答：(1)你可选用 FET 输入级的 OP 如 LF

12、356A；LF351 连接成倒相型 OP 电路；反馈电阻 100M 欧姆在 10V 输出时相当于 100nA/1V 输出时相当于 10nA,你的传感器就是输入端的串联电阻；反馈电阻可以不并电容，有屏蔽即可稳定工作。(2)选输入阻抗大的，温漂小的运放如 AD8551。注意输入信号的屏蔽，可用屏蔽线或双绞线。可以将运放的输入脚在印板的上方与输入线连接（不要在印板上走线）。这么小信号，你的传感器的温漂会影响很大。(3)你的信号刚好允许在无离子污染的PCB 上走线，用 129 成本稍高，LF351 是较经济的，他的 Ib 小于0。01nA 刚好合你使用！6.关于单电源运放应用关于单电源运放应用 问：如

13、果输入信号以系统地为参考，必须加电容耦合吗?我实际测试，无论是正，反相输入，运算都不工作。不理解。答：(1)电容耦合是隔离直流分量的，不工作可能是没有静态工作点造成的。电子工程专辑电子工程专辑为亚洲及中国的电子工程师社群提供及分析最新工业和科技趋势为亚洲及中国的电子工程师社群提供及分析最新工业和科技趋势 运算放大器设计与应用运算放大器设计与应用电子工程师必备手册电子工程师必备手册(下下)(2)这个问题我正好遇到过，我是这样理解的：a、一般地，噪声电压与参考电压成正比，噪声则随参考电流的增加而减小，因此，降低噪声的有效途径是采用外部噪声滤波器，对电压参考进行滤波以获得低噪声性能。b、交流信号放大

14、电路或音频放大电路中，也可采用电源偏置电路，将静态直流输出电压降为电源电压的一半，基于单电源工作，但输入和输出信号都需要加交流耦合电容。c、采用单电源供电是要付出一定代价，一些输出参数势必会变差，可能出现失真或饱和。因此需要酌情考虑。以上供你参考。(3)一般运放以双电源工作时是以（V+）+（V-）/2=0V 作为参考电压的，运放工作在中间的线性区。运放若以单电源供电，仍应当将电压参考点设置在（V+）-0V）/2=（V+）/2 处。若是反相放大器，应当将同相输入端的参考电压设为 V+/2，反相输入端的输入信号也应当以 V+/2 作为参考点。当输入信号接近 0V 或 V+时，会使运放工作在非线性区

15、，放大器输出会出现饱和失真或截止失真。7.如何测试运放的驱动能力？如何测试运放的驱动能力？问：根据我现有的设备，示波器的探头 R=10M ohm,C=15pf,实际上我们设计的运放的驱动能力最大才 1Mohm,5pf，用现有的示波器发现很难测试。不知道一般有些什么方法。谢谢!答：要解决这个问题比较简单，根据信号带宽和噪声要求，你可以在示波器探头和运放输出端之间加入一个放大器就可以了，你只要选择好正确的放大器来完成这个中间级放大器。7请教小信号放大问题请教小信号放大问题 问：我现在遇到一个信号放大问题，具体信号如下：没有信号时是 7mv 的直流电压，有信号时是 7mv 为 0，12mv 为 1

16、的方波（100k，20%占空比，上升下降沿小于 0.3us)，输出阻抗 3k。我想放大成 ttl 电平，请问如何搭建电路？用什么运放？我原来用的是 sgm8052 和 8552，采用反向放大，单电源。但是不行。因此我想请教一下，应该采用什么运放？什么电路。最好能够有一个电路图，谢谢了。答：解决这个问题有两种方法：a、用交流耦合放大器提取出+5mv 的方波，然后进行限幅放大器放大，即可得到没有相位移动的 TTL 方波信号。b、用交流耦合放大器提取出+5mv 的方波，并放大到一定信数，然后用比较器去完成方波信号到 TTL 方波信号的变换。8用单电源做高低通滤波器用单电源做高低通滤波器 问：双电源做

17、高低通滤波器，那是一点问题都没，但要在单电源中做好好像不是很好，曲线老是不好，有高手可以帮忙吗？答：(1)单电源供电作有源滤波器的确很麻烦，关键问题是一个滤波器往往不只一节，各节的直流工作点很难协调。双电源就无此问题。但是，有些情况下也是可以解决的，从末极开始，工作点取在 1/2 电源电压处，往前推，电子工程专辑电子工程专辑为亚洲及中国的电子工程师社群提供及分析最新工业和科技趋势为亚洲及中国的电子工程师社群提供及分析最新工业和科技趋势 运算放大器设计与应用运算放大器设计与应用电子工程师必备手册电子工程师必备手册(下下)逐渐降低工作点电压，并使无信号输入时，末极不要处于饱和或截至状态。(2)还不

18、是很明白您说的方法，为什么需要从末级向前逐级下调呢？如果单电源时输入输出的静态工作点都稳定在 Vdd/2，和双电源有什么区别呢？是因为考虑 offset 的影响？请指教！(3)滤波器响应曲线和供电方式联系并不大，只是电路形式需改变而已，主要是改进偏置电压和电流，电平移动。当然选择滤波器类型最重要。9.AD620 可变增益电路设计的问题可变增益电路设计的问题 问：我最近想用 Ad620 作一个可调节增益的放大电路，后面接 16 位的 ADC，所以对放大电路的精度要求挺高。使用模拟开关调节增益电阻达到增益倍数的改变。问题是：Ad620 的输入不为差分信号。我测量的信号输入为单端信号，我将 IN+接

19、“单端信号的信号端”，IN-接“传感器GND”，输出为单端电压信号，ref 输出接地(和传感器 GND 连接)。但是我不知道这样接是不是不好？可能共模误差大。有没有更好的设计方案。如何降低共模误差？输入就是两根线，一个是传感器信号线，另一根是传感器地线。如果 IN-接地，则 IN-上的共模干扰信号会直接接到地上减弱，而 IN+上的共模干扰信号依然存在，则 AD620 输出不能降低共模噪声。可不可以将输入浮空，也就是将 IN+接“单端信号的信号端”，IN-接“传感器 GND”，但是“传感器 GND”和 Ad620供电的地相互隔离，ref 输出接电源地。这样输出信号为 IN+和 IN-的差值，如同

20、差分信号一样可以降低共模干扰。但是两个地电位不同，应该会出现问题，如何才能实现如上的思路。如何保证 IN-接的地和真正的电源地接近，同时 IN-上的共模噪声依然存在(IN-地和 ref 引脚接地之间“隔离”)，这样 AD620 的输出可以最大限度的降低共模噪声。这种设计需要注意什么？如何才能提高信号精度，因为后面是 16 位的 AD。答：楼主提的问题实质上是如何实现一个单端信号与差分信号的转换问题。这个问题非常普遍。问题的关键楼主已经清楚地表述了：“如果 IN-接地，则 IN-上的共模干扰信号会直接接到地上减弱，而 IN+上的共模干扰信号依然存在，则 AD620 输出不能降低共模噪声。”仔细分

21、析这个问题，发现我们只要搞清楚 AD620 是否可以单端使用就可以了。可以把问题分成两种情况看一下：a）如果 AD620 的 IN-可以直接接地使用。因为传感器输出是一个单端信号，本来就有一端是地，如此接法，实质上就是把传感器和测量电路这两个系统共地而已，不存在不能降低共模噪声这样的问题。当然前提确认是 IN-引脚是否能够直接接地就可以了，这是 AD620 自身的问题，与传感器无关。b）如果 AD620 的 IN-不能接地使用。可以考虑把传感器的单端信号通过一个差分放大器转换为差分信号即可。因此，我觉得只要测量电路可以接收单端信号就可以了，接法不是问题的关键。10.运放实现的精密整流电路，仿真

22、和实际电路结果不一致问题运放实现的精密整流电路，仿真和实际电路结果不一致问题 问：我用运放和二极管实现精密半波整流，电路如图 1 所示。半波精密整流电路的输入电压是前级电路（运放构成的加法器）的输出信号（峰值为5V、频率为 50Hz 的正弦波），仿真结果如图 2 所示。实际电路中，运放采用12V 供电，运放我用过 LM324 和 OP07，二极管用过 FR103、IN5819、IN4007，最终的结果都一样（直接拿示波器观察）输出的半波信号向下偏移，如图 3 所示。电子工程专辑电子工程专辑为亚洲及中国的电子工程师社群提供及分析最新工业和科技趋势为亚洲及中国的电子工程师社群提供及分析最新工业和科

23、技趋势 运算放大器设计与应用运算放大器设计与应用电子工程师必备手册电子工程师必备手册(下下)我实验过很多次了，都是同样的结果，现在分析不出具体原因，请高手指教，万分感谢。答：产生此种现象的原因主要是 D1和 D2两个二级管反向恢复电荷抽取时间的影响，当输入信号从正电压变成负电压时，放大器输出端会从负电压变成正电压(接近+12V)，此时 D2导通，运放提供电流，电流经 D2去建立反馈。由于 D2,D1的反向电荷没有办法抽取，或抽取电流大小，D1会维持导通一段时间，因此才会看到实验中的现象，建议你在 D2正极和运放输出端之间加入一个 K 级电阻值的电阻，运放输出端和整流输出端对地接一个电阻。第二种

24、改进方式是用两个模拟开关来代替两个二级管，增加一个比较器来判别 INPUT 信号的极性并控制模拟开关的闭合，这是最好的设计方式。电子工程专辑电子工程专辑为亚洲及中国的电子工程师社群提供及分析最新工业和科技趋势为亚洲及中国的电子工程师社群提供及分析最新工业和科技趋势 运算放大器设计与应用运算放大器设计与应用电子工程师必备手册电子工程师必备手册(下下)11.关于微弱信号放大关于微弱信号放大 问：我是做水分析仪器方面的，他们的传感器的输出大多十分微弱，比如拿氧来举例：给传感器供 0.7V 恒压，它会输出一个 20nA200nA 这样一个电流，这么微弱的电流简直是无法想象的，功耗、速度、带宽之类都次之

25、，我看了一些运放的资料，但是即使最高端的也不能完成这个任务啊。是不是需要一些复合的方法或者手段？答：(1)你说微弱信号放大应该是先进行 I-V 转换，再进行放大，当然也可一步到位；实现这种目的应该不难，问题在于其 SENSOR 灵敏度和 I-V 转换、放大所产生的噪声电平如何抑制？推荐 NS、AD、BB 公司的 OP，其网站上有详细工程设计手册，应该对你有所帮助。(2)这种情况一般选择 Ib 非常小的高精运放或者 log AMP，对于信号范围较大的，可以在反馈端用模拟开关选择不同的反馈电阻。(3)目前我也一直在解决这个问题：遇到的问题是若直接利用电阻将电流信号转换为电压信号（Vout=Iin*

26、R,如 R=1Mohm），后跟一个稿输入阻抗的运放跟随，发现由于采样电阻高，而引入了 50HZ 的干扰波“采用一个电阻（比如 1Gohm）与一个低偏置电流较高输入阻抗的放大器组成一个跨导放大器（transconductance amplifier）即可完成 IV 变换(Vout=Iin*Rf，Rf 为跨导-就是那个 1Gohm 的电阻，Iin 为输入电流，Vout 为放大器的输入电压)。”有一个疑问：1Gohm 是否会引入干扰，如 50HZ 的周波。问题：50HZ的干扰波该如何消除呢？(4)a、电路设计时注意平衡的处理，尽量平衡，对于抑制干扰有效，这些在 NS、BB（被 TI 收购了）、ADI

27、等公司关于运放的设计手册中均可以查到。（电流电压转换，如光电接收电路等）b、推荐加金属屏蔽罩，将微弱信号部分罩起来（开个小模具），金属体接电路地，可以大大改善电路抗干扰能力。c、nA 级电流已经不小了，不要畏难。选择输入电流 pA 级的运放即可。如果对速度没有多大的要求，运放也不贵。仪表放大器当然最好了，就是成本高些，如果普通运放能满足要求，也可以不用，看你们精度要求了。（仪表放大器平衡性最好，见上面第 1 条）d、若选用非仪表运放，反馈电阻就不要太大了，M 欧级好一些。否则对电阻要求比较高。后级再进行 2 级放大，中间加入简单的高通电路，抑制 50Hz 干扰。(5)50Hz 干扰是经常遇到的

28、，不太清楚你的整个系统（电源，传感器，信号调理电路，等等）的连接关系，各部分供电及接地如何处理的。首先你要找出干扰源头在哪里，是从传感器那里来的，还是在信号调理这边来的，你可以把信号调理电路的输入端对地短路使得输入差分信号为 0，然后观察放大器输出有无干扰。需要注意的是，如果你用示波器测量时使用不当，可能造成测量假象，示波器的地线不能太长，示波器的 220v电源端地线要接地良好，将示波器探头地线与信号线短路（这样示波器的输入差分信号为 0），然后接到调理电路的地上，看有没有 50Hz 的干扰，如果有，说明示波器的测量受到共模干扰的影响，解决方法：使用 220v隔离变压器给示波器供电，用短的多股

29、编织铜带连接示波器信号地和被测电路地。通常，如果放大器与传感器之间的电缆较长的话，很容易引入 50Hz 干扰，建议使用屏蔽对称电缆来传送信号。(6)对于微弱信号的放大，只用单个放大器难以达到好的效果，必须使用一些较特别的方法和传感器激励手段。使用同步检测电路结构可以得到非常好的测量效果。这种同步检测电路类似于锁相放大器结构，包括传感器的方波激励，电流转电压放大器，和同步解调三部分。电流转电压放大器需选用输入偏置电流极低的运放。(7)很多传感器都要加变换电路后才可以送去放大，前端是非常重要的。这个案例要先做 I/V 变换后就好处理了。另这种电流的变化对传感技术来说已经很可观的了。(8)对于量程最

30、小为 20nA 的电流测量，张先生建议采用“交流放大-同步检测”的方法。这种方法在弱电量测量方面有广泛的应用。在弱电流测量领域（行业内称测量弱电流的仪表为静电计），有一种采用振动电容做调 电子工程专辑电子工程专辑为亚洲及中国的电子工程师社群提供及分析最新工业和科技趋势为亚洲及中国的电子工程师社群提供及分析最新工业和科技趋势 运算放大器设计与应用运算放大器设计与应用电子工程师必备手册电子工程师必备手册(下下)制器的测量弱电流的方法，用一定频率的交流信号激励振动电容的线圈，调制电容极板上的电场（不影响电荷，极板之间的 DC leakage current 几乎可以忽略不计），将电荷转换为交变电压信

31、号，然后交流放大，再进行相敏检波（或叫做相干解调，跟张先生所述同步检测一个意思，可用 4 个二极管组成双平衡形式，输入的信号一路是携带了输入信号的调制信号，另一路是），检波输出经缓冲后接高电阻连到输入端-所谓高绝缘端或高端，构成一个跨导放大器。这种方法可以取得很高的灵敏度，抗共模干扰能力特别强，最小可测电流几乎只受噪声特性限制。但是，问题的另外一个方面，采用这种方式需要的电路复杂，器件较多，成本上很不具优势。实际上，在弱电流领域，20nA 是“非常强”的信号，根本用不着如此大费周折。在所需要的工作温度范围内，根据测量误差限的要求（比如全温范围内小于 0.5%），选用输入失调电流最大为 pA 量

32、级（0.5%误差要求可选 Ioffset=5uS，它的非推挽的电阻上拉输出结构，运放带宽和运放的反馈电容 C 构成了限制带宽的主要因素。验证时，建议先（施加）直流-便于测量各点工作电压，工作状态正常后再施加交流信号。供参考。21.信号调理方案信号调理方案 问：我要进行材料应变测量，采用的信号调理方案如下：一、设计初期，通过低通滤波器，滤波，信号受系统的温度漂移 影响较大。无法检测有用的信号。电子工程专辑电子工程专辑为亚洲及中国的电子工程师社群提供及分析最新工业和科技趋势为亚洲及中国的电子工程师社群提供及分析最新工业和科技趋势 运算放大器设计与应用运算放大器设计与应用电子工程师必备手册电子工程师

33、必备手册(下下)二、由于电桥输出电压大约 5 毫伏（0100HZ），采用 AD620 前置放大，用 MAX038 提供方波参考信号，通过乘法器 AD534 将被测信号调制成 10K 的交流信号，交流放大（AD620），通过带通滤波器 MAX275 滤除高次谐波，最后进行相敏检波。同时，我还用铁丝网将电路板屏蔽（屏蔽网接地）起来。但是，输出信号不稳定，达不到测量精度。第一个方案，已被否决，现在请各位高手指点第二方案的问题出在哪里，是否还有其他的方案？答：电桥输出 5 毫伏信号，按理说不算太小,直接用仪器放大器，不用交流调制，也应可以。以下几点可注意，a.电源需要很稳，波纹系数要小。b.第一级放大

34、不要太大，小于 100 吧，然后再加第二级放大。c.先把第一级放大后的信号质量搞好，再看后面的电路。对于这样的信号，在电路侧信号两端并一个高质(漏电小)的几 uF的无极性的电容会有很大好处。第一级输出信号可以有些噪声，但不应漂移。经过第二级带有低通放大后，噪声就会改善。你现在的问题可能发生在第一级。供参考。22.电荷放大器的零漂问题电荷放大器的零漂问题 问：压电加速度传感器一般会接一级电荷放大器来实现电荷电压转换，可是在传感器动态工作时，电荷放大器的输出电压会有不归零的现象发生，如何解决？我的加速度传感器量程大约在 30000g 左右，被测信号频率在 30kHz 以下；压电传感器和电荷放大器连

35、接后，静态时（传感器未受冲击）电荷放大器的归零非常好，当传感器受到冲击后会产生零漂，按您说的调节反馈电阻的方法有一些作用，我想知道调节反馈电阻这种方法有没有定量的推导？答：(1)有几种几种可能性会导致零漂：a、反馈电容 ESR 特性不好，随电荷量的变化而变化。b、反馈电容两端未并上电阻，为了放大器的工作稳定，减少零漂，在反馈电容两端并上方亏电阻，形成直流负反馈可以稳定放大器的直流工作点。c、可能挑选的运算放大器的输入阻抗不够高，造成电荷泄露，导致零漂。(2)不知道你所说的不归零是怎样一个具体的情况，你的输入信号的频率多高？静态时能归零吗？也许你应该把示波器观察到的波形贴上来才好分析。电荷灵敏放

36、大器跨接在放大器两端的电容准确叫法是“积分电容”而不是“反馈电容”，它的 ESR 并不会随着电荷的多少而发生显著的改变。毫无疑问，积分电容上的电荷应该有泄放通道，通常简单起见可以并联一个高阻值的电阻，但会恶化噪声特性。发生不归零，可能的情况可以是：a、输入信号频率太高，造成积分器电荷堆积，因为积分器放电需要一定时间。尝试降低输入信号频率试一下看能否改善，如果是这个原因，可以降低反馈电阻的值应该能改善 b、积分器的静态偏置有问题，比如没有考虑失调电流 Ioffset，失调电压 Voffset 的影响。可以接上传感器但是使传感器处于无信号输出状态，观察放大器输出是否归零。不归零还可能。(3)对于电

37、荷放大器输出电压不归零的现象，一般采用如下办法来解决：a、采用开关电容电路的技巧，使用CDS 采样方式可以有效消除 offset 电压。b、采用同步检测电路结构，可以有效消除 offset 电压。(4)电荷放大器的零漂主要来自输入电路的失调电压、失调电流及输入反馈电阻，当信号频率趋于 0 时，漂移干扰源 eN 与输出漂移 eO 之间有如下关系：eO/eN1（gtgcgi）/gf 其中 gt、gc、gi、gf 分别为传感器、传输电缆，信号输入端的电导及反馈电阻的电导。由此可以看出：为了使输出漂移小，除了使干扰源漂移小以外还必须使传感器、缆线电阻要大，运放的开环输入阻抗要高、运放的反馈电阻要小，即

38、反馈电阻的作用是为了防止漂移，稳定直流工作点。但是反馈电阻太小的话，根据 fL 电子工程专辑电子工程专辑为亚洲及中国的电子工程师社群提供及分析最新工业和科技趋势为亚洲及中国的电子工程师社群提供及分析最新工业和科技趋势 运算放大器设计与应用运算放大器设计与应用电子工程师必备手册电子工程师必备手册(下下)1/2PI*Rf*Cf,又会影响到放大器的频率下限。所以必须综合考虑。23.音频电路开关机冲击声的解决音频电路开关机冲击声的解决 问：一些音频设备在开关机常有“啪”的冲击噪声，请教专家这种噪声产生原因是否与音频放大电路有关系？克服这类的问题有没有什么可行的办法？答：(1)通过音频功放的软启动即可解

39、决(2)通常是开机瞬间功放电路的偏置电路尚未完全建立，造成的瞬态冲击电流对扬声器的冲击所产生。解决的办法：a 是调整各级偏置的时间常数；b 是增加延时开通输出的电路；c 是让功放电路的偏置电压缓慢上升。(3)这是由于电源噪声导致音频性能变差。故应采用独立稳压块为音频部分单独供电，以保证电源质量。另外，音频在需要时方可允许输出。有些音频 IC 有一个 SHUTDOWN 或者 MUTE 引脚，可以实现该控制功能。如果没有这一控制引脚，则需要增加额外的电平开关电路来控制音频信号。同时，在程序设计时有一个使能的时机问题，上电时应适当延迟后再打开，以避免串入音频电路的令人讨厌的电源噪声，一般延迟 100

40、ms-500ms 左右。一旦音频输出完毕，还应再延迟 100-500ms 后关闭（屏蔽）输出，不只节省了不必要的消耗电流（因为大多数的音频 IC 的工作电流较大，发热较高），而且还有效降低了噪声干扰。(4)click-pop 声和音频功率放大电路具有直接的联系，产生 click-pop 声的原因在于放大器和喇叭负载之间的耦合电容以及反馈回路中的电容。在开机和关机过程中，运算放大器建立自己的相应工作状态，会对这些电容进行充电或放电。由于电容两边的电压不能突变，当电容一边的电压突然变化时，在电容的另一边的电压也会突然变化，这个变化的电压尖脉冲传到喇叭时，就会产生 click-pop 声。这种 cl

41、ick-pop 声，在使用单电源放大器时更需要特别注意。为了克服 click-pop 声，人们常采用如下方法：a、使用 click-pop 声抑制功能的音频放大器；b、对于单电源放大器，放大器输出和喇叭之间采用差分互连直接耦合；c、对于单电源音频放大器，常常采用负电压电荷泵技术来产生负电压，这样放大器和喇叭负载之间可以直接耦合 d、采用双电源供电的音频放大器并注意反馈回路中的电容取值 e、对放大器上电顺序进行适当的控制。24.运放单电源电路的偏置问题运放单电源电路的偏置问题 问：我想请教一下，双电源运放在接成单电源电路时，作为偏置的直流电压是用电阻分压好还是接参考电压源好？答：(1)接参考电压

42、源比较好，电阻分压偏置会随温度的变化而飘移，但参考电压源成本高。(2)一般来讲，双电源运放改成单电源电路时，如果采用基准电压的话，效果最好。这种基准电压使系统设计得到最小的噪声和最高的 PSRR。若采用电阻分压方式，必须考虑电源纹波对系统的影响，这种用法噪声比较高，PSRR 比较低。(3)如果电源本身就很稳定，采用电阻分压网络无疑是最廉价、最简单的。如果采用基准电压，效果最好，典型的基准电压器件可用 TL431。25.运算放大器的静态电流大小测量问题运算放大器的静态电流大小测量问题 问：请问：运算放大器的静态电流大小怎样测出来的啊？答：(1)关于集成运算放大器的静态（电源电流：Icc/Iee）

43、电流的测量方法，在行业标准：SJ-XXXX（具体标准 电子工程专辑电子工程专辑为亚洲及中国的电子工程师社群提供及分析最新工业和科技趋势为亚洲及中国的电子工程师社群提供及分析最新工业和科技趋势 运算放大器设计与应用运算放大器设计与应用电子工程师必备手册电子工程师必备手册(下下)代码忘记了。但可联系电子部 4 所查询）有详细的定义与规定。估计在 IEC 和 MIL 标准中也都有。简单并基本符合原则要求的测量方法如下：双电源情况时，将被测运放搭接成一个“地电位跟随器”。既：其输出端与反向输入端短路连接，同向输入端接地（既：正负电源的公共端-线路中的参考电位端）；运放对地不接负载电阻-既负载电阻无穷大

44、。分别测量在规定的输入电源电压条件下的流入或流出电源端子的电源电流-在电源与运放电源端子之间串入（低内阻的）电流表。通常，Icc=Iee。单电源测量时，仅需将运放同向输入端连接到一个由另一独立电源形成的（Vcc-Vee）/2 的独立电位端点（以 Vee 为参考点），其它不变。供参考。(2)可以选用圣邦微电子的 SGM8524，SGM8524 为通道微功耗运放，静态电流每通道 4.7uA，带宽150KHz，轨到轨输入输出，工作电压 2.15.5V，工作温度-40125 摄氏度。应该可以满足你的要求。(2)谢谢！想再一下，如果双电源供电，电源不对称，静态电流会怎样的变化呢？(3)通用电压型运算放大

45、器的内部结构主要由：输入差分级、中间增益级和输出缓冲级组成。三级均需设置稳定的静态工作点。为此，前级、中间级与末级的偏置电路多采用恒流源结构-以获得稳定的静态工作点和优异的 PSRR（电源抑制比）等特性-并由此形成静态电流的主部随电源电压变化不大的高阻特点。静态电源电流随电源电压的改变部分，主要由跨接在 Vcc 到 Vee 之间、设置恒流源大小的电阻分压与基准等部分构成，数值通常约在：15K2M 欧姆之间。通过上述分析，可得出如下结论：双电源供电、不论两电源电压是否一致，其两电源端子之间的静态伏-安特性基本与单电源的特性一致，并在一定的区间内与晶体管输出特性曲线一致，呈现高阻特性-即曲线斜率较

46、小。也可由此看出，使用晶体管曲线特性图示仪（C+连接 Vcc,E-连接 Vee,扫描极性：NPN+，运放其余端子均开路）也可测出近似等效单电源的静态电源电流。由此，可以了解电源电压改变时，运放电源电流的变化特性。26.反相比例放大电路不能工作反相比例放大电路不能工作 问：我现在电路中用运放是 TLV2772，反相端输入电阻是 10K，反馈电阻用的是 100K，输出竟然是 VCC，变成了比较电路。把反馈电阻变成 10K 后，结果正常了（能实现反相比例运算）。请各位前辈帮我看看问题出在哪里？答：(1)如果反相输入电阻一直是 10K 而反馈电阻改变为 100K 和 10K 时，电路的放大倍数应分别为

47、 10 倍和 1 倍，如果输入相同的电压值，10 倍时输出电压可能大于电源电压，放大器饱和。所以请你同时说明输入电阻的值有否改变，以及输入电压的变化范围，以便分析。(2)谢谢各位前辈们的指导，问题查出来了，的确是输出饱和了。运放工作在非线性状态。刚开始我有个错误理解：那就是只要构成负反馈，运放就工作在线性状态。所以当时测量运放输入两脚，发现不是虚短，以为运放坏了。27.不共地对测量的影响不共地对测量的影响 问：我需要采集一电桥输出的差分信号，该电桥由一 15V 电源供电，输出差模电压 30mV 左右，我的采集系统由另一 20V 电源供电，此时采集系统放大器输入端的会可能承受多大共模电压？由于这

48、个采集精度要求为万分之三，在两电源不共地的情况下，是否会影响采集精度。答：(1)你的理解基本正确。这种应用最好信号调理和传感器部分使用不共地的电源，可以极大减小共模电压的影 电子工程专辑电子工程专辑为亚洲及中国的电子工程师社群提供及分析最新工业和科技趋势为亚洲及中国的电子工程师社群提供及分析最新工业和科技趋势 运算放大器设计与应用运算放大器设计与应用电子工程师必备手册电子工程师必备手册(下下)响。在两边共地的情况下，如果共模电压是 15v/2（具体取决于你的传感器），共模抑制比为 100dB，则有效的（与差分信号同样被放大）共模输入信号为：15/2/100000=75uV，由于共模电压引起的误

49、差为：75uv/30mv=0.25%，达不到你要求的 0.03%的要求。(2)多些楼上的回答，但是还有一点，就是如果传感器和信号调理电路不共地的话，传感器输出电压相对于信号调理电路的绝对值（即共模电压）就不能确定是多少了（而且这个值是不是应该还会随外界情况变化吧），就好象用电压表去量两个电源负极的电压差，这个值是不固定的，受外界影响很大，这种情况引起的误差就不可补偿了（应该可以这么表述吧）。如果这个共模电压低于 1V 则我以 100db 的共模抑制比将差模电压放大100 倍就可以误差仍然在范围以内，显然是有可能超过 1V。所以在两边不共地情况下希望高手给我点提示看可以怎么解决这个问题。题外话，

50、如果采用两边共地的情况这是虽然相对有较高共模电压 但是由于其是以固定值，所以要补偿的话相对容易 可惜我的电路不能采用这种共地的形式。(3)共地情况下，传感器输出信号是差分与共模成分并存的，二者同时被调理电路放大，前面已经说过，你的具体例子不能满足精度要求，你不可能只放大差分信号而不放大共模信号，所能做的就是选用 CMMR 高的放大器，加上共模补偿电路（使得差分信号输入为 0 时调理电路输出也为 0）。在不共地情况下，设两个地之间的隔离电阻是 Ziso，传感器输出阻抗 Zo，调理电路输入共模阻抗 Zi，则输入到调理电路的共模电压为：INcomm=Vsense_out_cmm*Zi/(Zo+Zi+