模擬工程—電路設計指導手冊：運算放大器②

積分器電路

設計目標

設計說(shuō)明

積分器電路根據積分電路時(shí)間常數和放大器的帶寬輸出某個(gè)頻率范圍上輸入信號的積分。會(huì )向反向輸入施加輸入信號，

設計說(shuō)明

1. 對于反饋電阻器，所使用的值大小應符合實(shí)際。

2. 選擇一個(gè) CMOS 運算放大器，以最大程度地降低輸入偏置電流產(chǎn)生的誤差。 

3. 放大器的增益帶寬積 (GBP) 將設置積分函數的頻率范圍上限。從與放大器帶寬相距十倍頻的位置開(kāi)始， 積分函數的有效性通常會(huì )降低。 

4. 需要將一個(gè)可調節基準連接到運算放大器的同相輸入，以抵消輸入偏移電壓，否則大直流噪聲增益將導 致電路飽和。具有極低偏移電壓的運算放大器可能不需要該操作。

設計步驟

下面給出了理想電路傳遞函數。

V_out = -dt

1. 將 R₁ 設置為標準值。

R₁ = 100MΩ

2. 計算設置單位增益積分頻率所需的 C₁。 

C₁ =  =  = 1.59ηF

3. 計算將較低的截止頻率設置為比最低工作頻率小十倍頻所需的 R₂。 

R₂ ≥  ≥  ≥ 100MΩ（M的單位為百萬(wàn)）

4. 選擇增益帶寬至少為所需的最大工作頻率 10 倍的放大器。

GBP ≥ 10 * f_Max ≥ 10s * 10²kHz ≥ 1 MHz

設計仿真

交流仿真結果

瞬態(tài)仿真結果

1kHz 正弦波輸入可產(chǎn)生 1kHz 余弦輸出。

1kHz 三角波輸入可產(chǎn)生 1kHz 正弦波輸出。

1kHz 方波輸入可產(chǎn)生 1kHz 三角波輸出。

設計采用的運算放大器

設計備選運算放大器

修訂歷史記錄

微分器電路

設計目標

設計說(shuō)明

微分器電路會(huì )根據電路時(shí)間常數和放大器的帶寬來(lái)輸出某個(gè)頻率范圍上輸入信號的微商。會(huì )向反相輸入施加輸入信號，以使輸出相對于輸入信號的極點(diǎn)反相。理想的微分器電路基本上都不穩定，需要增加輸入電阻器和反饋電容器或這二者之一，才能達到穩定。實(shí)現穩定性所需的組件限制了執行微分器功能的帶寬。

設計說(shuō)明

1. 對于反饋電阻器，所使用的值大小應符合實(shí)際。

2. 選擇一個(gè)CMOS 運算放大器，以最大程度地降低輸入偏置電流產(chǎn)生的誤差。

3. 放大器的增益帶寬積(GBP) 將設置積分函數的頻率范圍上限。從與放大器帶寬相距十倍頻的位置開(kāi)始，

積分函數的有效性通常會(huì )降低。

4. 需要將一個(gè)可調節基準連接到運算放大器的同相輸入，以抵消輸入偏移電壓，否則大直流噪聲增益將導

致電路飽和。具有極低偏移電壓的運算放大器可能不需要該操作。

設計步驟

下面給出了理想電路傳遞函數。

V_out = -  dt

1. 將 R₁ 設置為標準值。

R1 = 100 kΩ

2. 計算設置單位增益積分頻率所需的C₁。

C₁ =  = 1.59nF

3. 計算將較低的截止頻率設置為比最低工作頻率小十倍頻所需的R₂。

R2 ≥  ≥ 100MΩ

4. 選擇增益帶寬至少為所需的最大工作頻率10 倍的放大器。

GBP ≥ 10 * f_Max ≥ 10 * 100 kHz ≥ 1 MHz

設計仿真

交流仿真結果

瞬態(tài)仿真結果

1kHz 正弦波輸入可產(chǎn)生1kHz 余弦輸出。

1kHz 三角波輸入可產(chǎn)生1kHz 正弦波輸出。

1kHz 方波輸入可產(chǎn)生1kHz 三角波輸出。

設計備選運算放大器

設計備選運算放大器

修訂歷史記錄