運算放大器應用電路設計檢視原始碼討論檢視歷史
《運算放大器應用電路設計》，[日] 馬場清太郎 著 著，何希才 譯，出版社： 科學出版社。
科學出版社是由中國科學院編譯局與1930年創建的龍門聯合書局於1954年8月合併成立的；目前公司年出版新書3000多種，期刊500多種，形成了以科學（S）、技術（T）、醫學（M）、教育（E）、人文社科（H）[1]為主要出版領域的業務架構[2]。
目錄
第1篇 基礎知識篇
第1章 導論 3
1.1 放大電路的作用 3
1.2 難學晶體管電路的原因 3
1.2.1 直流工作與交流工作需要分別處理 3
1.2.2 參數多且離散性大 4
1.2.3 理解晶體管電路工作原理的重要性 5
1.3 先掌握運算放大器電路的必要性 6
【專欄】國際單位制詞頭與希臘字母 7
第2章 概述 9
2.1 何謂運算放大器 9
2.1.1 運算放大器的誕生 9
2.1.2 作為理想元件處理 9
2.1.3 增益僅由電阻比決定 10
2.1.4 直流工作與交流工作不需要分開處理 10
2.2 運算放大器的特性參數 11
2.2.1 本書中列舉的運算放大器 11
2.2.2 表示使用上極限值的「絕對**額定值」 11
2.2.3 表示工作時性能的「電氣特性」 12
【專欄】分貝 19
第3章 運算放大器的基礎知識 21
3.1 電源的選用 21
3.1.1 電源的重要性 21
3.1.2 單電源工作方式與雙電源工作方式 22
3.1.3 電源電壓的大小 22
3.1.4 使用雙電源時的電源接通順序 23
3.1.5 旁路電容的接入 24
3.2 使用注意事項 25
3.2.1 未使用的運算放大器端子的處理 25
3.2.2 與外設連接時的處理 25
3.2.3 交調失真 26
【專欄】運算放大器電路中使用的兩個電氣定律 26
3.3 運算放大器的種類與使用 27
3.3.1 運算放大器的種類 27
3.3.2 通用運算放大器 28
3.3.3 運算放大器的使用 28
3.3.4 雙極型運算放大器與CMOS運算放大器的使用 29
第4章 運算放大器的基本工作原理 31
4.1 各端子的工作情況 31
4.1.1 運算放大器的兩個輸入端與一個輸出端 31
4.1.2 運算放大器不加電源時不工作 32
4.2 信號放大時的運算放大器工作原理 32
4.2.1 兩個輸入端間電壓差恆為0V 32
4.2.2 虛短路應用實例 34
4.2.3 通過實驗觀察虛短路 34
第2篇 使用篇
第5章 動態範圍 39
5.1 確保寬動態範圍 39
5.1.1 輸入與輸出動態範圍 39
5.1.2 數據表中運算放大器的動態範圍 39
5.1.3 通過實驗觀察運算放大器的動態範圍 40
5.2 增大輸出電流的方法 44
5.2.1 負載電流增大則輸出動態範圍變窄 44
5.2.2 增設緩衝器 45
5.2.3 增設偏置電路 46
【專欄】術語 47
第6章 負反饋的使用 49
6.1 負反饋對各種特性的改善效果 49
6.1.1 增益精度的提高 49
6.1.2 噪聲與失真的降低 53
6.1.3 輸出阻抗的降低 54
【專欄】負反饋 55
6.2 通過實驗觀察負反饋的效果 57
6.2.1 輸出阻抗的降低 57
6.2.2 輸入阻抗的增大 57
第7章 降低輸出失調電壓的方法 59
7.1 輸出失調電壓發生的原因與計算 59
7.1.1 用噪聲增益進行評價 59
7.1.2 輸入換算失調電壓與輸入偏置電流 59
7.2 降低輸入換算失調電壓的方法 60
7.2.1 方法① 60
7.2.2 方法② 61
7.2.3 方法③ 61
【專欄】噪聲增益 62
7.3 減小輸人偏置電流影響的方法 64
7.3.1 調整與反相端與同相端連接的電阻值 64
7.3.2 I RB阻值的選擇 64
7.3.3 失調電壓的溫度特性 65
7.4 通過實驗觀察輸出失調電壓降低的效果 67
7.4.1 有無RB與輸出失調電壓的變化 67
7.4.2 降低失調的竅門與秘訣 68
7.4.3 通過實驗觀察降低失調的竅門 69
第8章 基本放大電路 71
8.1 反相放大電路 71
8.1.1 反相放大電路中可忽略CMRR 71
8.1.2 反相放大電路的輸入阻抗低 72
8.1.3 交流反相放大電路 72
8.2 T型反饋電路 72
8.2.1 T型反饋電路的優點 72
8.2.2 噪聲增益的增大 73
8.3 同相放大電路 74
8.3.1 CMRR引起同相放大電路誤差的增大 74
8.3.2 同相放大電路的輸入阻抗高 74
8.3.3 交流同相放大電路的輸入阻抗 74
8.4 自舉電路 75
8.4.1 增大交流同相放大電路輸入阻抗的方法 75
8.4.2 增大反相放大電路輸入阻抗的方法 76
8.5 可調電阻的使用方法 76
8.5.1 基本構造 76
8.5.2 可調電阻與電位器 76
8.5.3 碳膜可調電阻的使用方式 77
8.5.4 基本選用方式 77
8.6 增益與電平的調整方法 78
8.6.1 電平調整 78
8.6.2 增益調整 79
8.6.3 增益與電平的切換 80
8.6.4 通過實驗觀察增益調整情況 81
【專欄】E系列數值與允許誤差及符號 83
第9章 積分電路與微分電路 85
9.1 積分電路 85
9.1.1 積分電路的概念 85
9.1.2 RC積分電路 86
9.1.3 簡化伯德圖的畫法 87
9.1.4 RC積分電路的實驗 89
9.1.5 密勒積分電路 90
9.1.6 運算放大器積分電路的誤差 91
9.1.7 通過實驗觀察積分電路 93
9.1.8 加速電阻 94
9.1.9 各種積分電路 95
9.2 微分電路 96
9.2.1 微分電路的概念 96
9.2.2 RC微分電路 97
9.2.3 通過實驗觀察微分電路 98
9.2.4 運算放大器微分電路 99
9.2.5 通過實驗觀察微分電路 100
9.3 複習基本的交流理論 101
9.3.1 交流電壓與交流電流的時間表示方式 101
9.3.2 交流電壓與交流電流的頻率表示方式 101
9.3.3 瞬態時用S，穩態時用JW 103
9.3.4 電阻的交流表示方式——阻抗與導納 103
第10章 振盪的原因及對策 105
10.1 放大電路振盪的條件 105
10.1.1 運算放大器振盪時的輸出波形 105
10.1.2 振盪條件——AΒ=-1 106
10.2 設計不振盪放大電路的基礎知識 107
10.2.1 利用伯德圖判斷放大電路是否振盪 107
10.2.2 增益裕量和相位裕量的最佳值 107
10.2.32 次滯後電路容易振盪 108
10.2.42 次滯後電路負反饋時的響應 108
10.3 運算放大器放大電路的不振盪設計 110
10.3.1 消除輸入電容引起的電路工作的不穩定 110
10.3.2 消除負載電容引起的電路工作的不穩定 113
10.4 微分電路振盪的對策 115
10.4.1 微分電路容易振盪 115
10.4.2 典型失敗實例 115
10.4.3 對策 117
10.5 除運算放大器IC外的振盪因素的對策 117
10.5.1 增設射極跟隨器時要接入電阻 117
10.5.2 注意配線引起相位的旋轉 117
第11章 降低噪聲的對策 119
11.1 主要的固有噪聲 119
11.1.1 感應噪聲以外的噪聲——固有噪聲 119
11.1.2 固有噪聲的構成要素 119
11.2 固有噪聲的性質 120
11.2.1 頻率特性 120
11.2.2 時間變化 121
11.3 噪聲電平的基本處理方式 122
11.3.1 噪聲源為兩個以上時的噪聲電平 122
11.3.2 表示噪聲頻帶的「等效噪聲帶寬」 122
11.4 構成固有噪聲的各種噪聲 124
11.4.1 能量消耗時產生的「熱噪聲」 124
11.4.2 半導體內部產生的「散粒噪聲」 125
11.4.3 電導率變化產生的「接觸噪聲」 125
11.4.4 兩個電極分別流經電流時產生的「分配噪聲」 126
11.5 運算放大器放大電路的噪聲 126
11.5.1 運算放大器IC噪聲的計算方法 126
11.5.2 運算放大器放大電路的低噪聲化技術 130
【專欄】有關噪聲的統計術語 132
11.5.3 有關參考文獻 132
第3篇 應用電路篇
第12章 差動放大電路的設計 135
12.1 差動放大電路的基本工作原理 135
12.1.1 差模信號與共模信號 135
12.1.2 共模信號 136
12.1.3 共模信號產生的原因 136
12.1.4 單端放大電路與差動放大電路的工作原理 137
12.1.5 基本電路與工作原理 138
12.2 影響CMRR的三個因素 139
12.2.1 影響差動放大電路誤差的因素 139
12.2.2 運算放大器IC自身的CMRR引起的誤差 139
12.2.3 使用電阻引起的誤差 140
12.2.4 信號源阻抗引起的誤差 141
12.3 實用差動放大電路 142
12.3.1 不受信號源阻抗影響的電路 142
12.3.2 輸入級放大電路具有較大增益的儀用放大器 142
12.3.3 高輸入阻抗的差動放大電路 144
12.3.4 反轉型差動放大電路 146
12.4 差動放大電路的調整 148
12.4.1 調整目的 148
12.4.2 調整方法 148
12.5 實際儀用放大器IC 150
12.5.1 AD622與AD623A 150
12.5.2 失調電壓與失調電流 152
12.6 差動放大電路的動態範圍 152
12.6.1 輸入的動態範圍很重要 152
12.6.2 用單電源工作時差動放大電路的動態範圍 153
12.7 各種差動放大電路的CMRR與輸人輸出特性 155
12.7.1 特性的實測 155
12.7.2 類型I的特徵 159
12.7.3 類型II和類型II的特徵 159
12.8 可靠工作的有關技術 159
12.8.1 充分發揮CMRR的特性 159
12.8.2 二極管保護電路與CMRR 159
12.8.3 旁路電容與偏置電阻 160
12.9 獲得更高CMRR特性的方法 160
12.9.1 浮置電源 161
12.9.2 輸入慮波器 161
12.9.3 輸入電纜 162
第13章 恆流電路與基準電壓電路 165
13.1 恆流電路 165
13.1.1 恆流電路的概況 165
13.1.2 基本電路 166
13.1.3 其他恆流電路 167
13.1.4 功能等效電路的利用 167
13.1.5 輸出電流的動態範圍 168
13.1.6 提高精度的關鍵問題 169
13.2 實際恆流電路的特性 169
13.2.1 實驗 169
13.2.2 實驗結果 170
13.3 直流基準電壓電路的設計 172
13.3.1 基準電壓電路 172
13.3.2 實際IC及其使用 172
13.3.3 高精度基準電壓電路 173
第14章 電壓-電流轉換電路 175
14.1 電壓轉換為電流的電路 175
14.1.1 基本放大電路的轉換電路 175
14.1.2 使地基準負載具有恆流的差動放大電路的轉換電路 176
14.1.3 一個運算放大器的電壓-電流轉換電路 177
14.1.4 負載電阻不能過大 178
14.1.5 實際電壓-電流轉換電路的工作原理 178
14.1.6 儀表用電流環的應用 181
14.2 電流轉換為電壓的電路 181
14.2.1 電源線上電流的檢測 182
14.2.2 電源電流檢測電路的輸入輸出特性 184
14.2.3 電流-電壓轉換電路的工作原理與設計要點 184
第15章 加減運算電路 187
15.1 加減運算電路 187
15.1.1 基本電路 187
15.1.2 實際的加減運算電路 188
15.2 單電源工作的加減運算電路 189
15.2.1 只對交流信號進行加減運算的電路 189
15.2.2 直接加法電路 189
第16章 比較器電路 193
16.1 非線性電路 193
16.1.1 各種非線性電路 193
16.1.2 滯留時間 194
16.2 比較器IC 195
16.2.1 比較器的基礎知識 195
16.2.2 比較器與運算放大器的區別 196
16.3 各種比較器電路 202
16.3.1 基本電路 202
16.3.2 電流加法比較器電路 202
16.3.3 回差比較器電路 203
16.3.4 接口電路 204
16.4 比較器電路的實驗 204
16.4.1 回差比較器 204
16.4.2 電流加法比較器 206
16.4.3 運算放大器與比較器構成的接口電路 206
16.5 防止噪聲引起誤動作的方法 207
16.5.1 必須接入電源旁路電容 207
16.5.2 具有回差特性 207
16.5.3 比較器輸入前的信號進行放大 207
16.5.4 接入濾波器 208
16.5.5 響應速度需要的**限 208
16.6 比較器的應用 209
16.6.1 PWM調製電路 209
16.6.2 窗口比較器 209
16.6.3 電平檢測電路 209
第17章 二極管應用電路 213
17.1 二極管的基礎知識 213
17.1.1 基本特性 213
17.1.2 二極管的選擇與使用 216
17.2 同相理想二極管電路 217
17.2.1 理想二極管電路 217
17.2.2 同相理想二極管電路的基本工作原理 217
17.3 反相理想二極管電路 219
17.3.1 反相理想二極管電路 219
17.3.2 基本工作原理 219
17.4 絕對值電路 220
17.4.1 絕對值電路（取出輸入信號絕對值的電路） 220
17.4.2 電路的工作原理 221
17.4.3 失調可調整的絕對值電路 221
17.4.4 各種絕對值電路 222
17.5 理想二極管電路特性的改善方法 223
17.5.1 高頻特性的改善 223
17.5.2 直流特性的改善 224
17.6 線性檢波電路 224
17.6.1 線性檢波電路（求出絕對平均值的電路） 224
17.6.2 高精度化與寬帶化的方法 224
17.7 峰值保持電路 225
17.7.1 峰值保持電路（保持峰值的電路）225
17.7.2 實用峰值保持電路的設計 226
17.7.3 比較器構成的高速峰值保持電路 226
17.8 限幅電路 227
17.8.1 限幅電路（將信號電平抑制在某值以下的電路） 227
17.8.2 限幅電路的應用（防止飽和的電路） 228
17.9 折線近似電路 229
第18章 有源濾波器 231
18.1 有源濾波器的基礎知識 231
18.2 用有源濾波器替換無源濾波器 232
18.2.1 無源濾波器和有源濾波器的工作原理 232
18.2.22 節RC1次滯後電路+正反饋構成LC無源LPF 233
18.2.3 圖18.4與圖18.3示出相同特性 234
18.3 有源濾波器設計的自由度大 236
【專欄】表示對通過濾波器信號波形影響的「群延遲」 237
18.4 五種濾波器 237
18.5 1次/2次濾波器的傳遞函數與頻率特性的關係 238
18.5.1 LPF的傳遞函數與頻率特性 239
18.5.2 HPF的傳遞函數與頻率特性 240
18.5.32 次BPF的傳遞函數與頻率特性 242
18.5.42 次BEF的傳遞函數與頻率特性 242
18.5.5 APF的傳遞函數與頻率特性 243
【專欄】濾波器的傳遞函數 244
第19章 有源低通濾波器的設計 247
19.1 LPF設計步驟 247
19.1.1 步驟①——選擇頻率特性 247
19.1.2 步驟②——決定電路方式與常數 249
19.1.3 通過仿真確認頻率特性 250
19.2 Sallen-Key LpF設計實例 250
19.2.1 SALLEN-KEY電路 250
19.2.2 利用正規化表求出傳遞函數 254
19.2.3 決定常數 254
19.2.4 通過仿真確認特性 258
19.2.5 元件誤差對特性影響的研究 259
19.3 實用LPF設計的先進技術 260
19.3.1 擴大動態範圍（後接高Q值電路） 260
19.3.2 減小噪聲（在前級接高Q值的電路） 260
19.3.3 奇次SALLEN-KEY LPF的泄漏小 261
19.3.4 直流失調輸出的對策 261
19.4 Sallen-Key電路+1個電阻構成高性能的多重反饋型LPF 262
19.4.1 失真小，直流增益可自由設定 262
19.4.2 多重反饋型LPF的缺點 262
19.5 LC模擬濾波器 263
19.6 LC模擬濾波器的典型電路——「FDNR濾波器」的設計 264
19.6.1 FDNR（輸入阻抗特性與頻率平方成反比例的電路） 264
19.6.2 設計步驟 264
19.6.3 頻率特性偏差大但增益偏差小 266
第20章 高通、帶通、帶阻及全通濾波器的設計 267
20.1 髙通濾波器HPF的設計 267
20.1.1 設計步驟與LPF相同 267
20.1.2 Sallen-Keyhpf的設計 267
20.1.3 有源HPF的缺點 268
20.2 帶通濾波器BPF的設計 269
20.2.1 常數計算的基本步驟 269
20.2.2 多重反饋型BPF 270
20.2.3 DAPF型BPF 271
20.3 帶阻濾波器BEF的設計 272
20.3.1 傳遞函數與常用電路 272
20.3.2 BEF的應用實例 274
20.3. f0的調整 274
20.3.4 調整後的特性 276
20.3.5 失真成分提取電路的應用 277
【專欄】高精度濾波器的調整方法 278
20.4 全通濾波器APF的設計 279
第21章 RC正弦波振盪電路 281
21.1 正弦波振盪電路的種類與選用 281
21.1.1 按頻率選擇電路可分為三類 281
21.1.2 着眼于振盪頻率 282
21.1.3 着眼于振盪頻率的穩定度 282
21.1.4 減小高次諧波失真率時 282
21.2 RC振盪電路的工作原理 282
21.2.1 RC振盪電路是有源BPF的擴展電路 282
21.2.2 與負反饋振盪電路的不同之處 282
21.2.3 振盪啟動條件（Aβ＞1加上觸發信號） 283
21.2.4 振盪開始後振幅與頻率保持恆定 283
21.3 各種RC振盪電路 284
21.3.1 文氏電橋振盪電路 284
21.3.2 橋式T型振盪電路 284
21.3.3 狀態變量型振盪電路 286
21.4 RC振盪電路的核心部分「振幅控制電路」 287
21.4.1 振幅控制電路 287
21.4.2 實用的振幅控制電路 287
21.4.3 高次諧波失真的產生 288
21.5 頻率可變的情況 289
21.6 RC振盪電路的實驗 290
21.6.1 文氏電橋振盪電路 290
21.6.2 橋式T型振盪電路 291
21.6.3 狀態變量型振盪電路 292
【專欄】傳遞函數與s平面 293
第22章 LC正弦波振盪電路 297
22.1 LC振盪電路的特徵與基本工作原理 297
22.1.1 得到比RC振盪電路失真低的特性 297
22.1.2 將有源元件換成電流-電壓變換元件 297
22.1.3 科耳皮茲與哈脫萊振盪電路 298
22.1.4 實際的振盪電路 299
22.2 科耳皮茲振盪電路 300
22.2.1 負反饋電路中接入電阻與有源元件可得到必要的增益 300
22.2.2 實際的振盪形式 302
22.3 哈脫萊振盪電路 302
22.3.1 按照大概計算得到常數的工作情況 302
22.3.2 實際電路（使用帶抽頭的電感線圈） 303
22.3.3 實際振盪情況 303
22.4 富蘭克林振盪電路 304
22.4.1 控制放大電路特性就能穩定振盪 304
22.4.2 用一個反相器時元件選擇很麻煩 305
22.4.3 實際振盪情況 305
22.5 各種LC振盪電路的頻率穩定性 306
【專欄】射極跟隨器振盪的原因及對策 306
第23章 機械振子正弦波振盪電路 309
23.1 機械振子振盪電路的種類與特徵 309
23.1.1 典型機械振子陶瓷與石英 309
23.1.2 機械振子以多個頻率進行振盪 309
23.2 石英振子與陶瓷振子的不同之處 310
23.2.1 關注Qm與Δf 310
23.2.2 振盪的形式 311
23.3 各種機械振子的振盪電路 312
23.3.1 薩巴洛夫振盪電路 312
23.3.2 泛音振盪電路 313
第24章 多諧振盪器與函數發生器 315
24.1 弛張振盪電路
24.1.1 由H/L電平狀態存儲電路與時間常數電路組成
24.1.2 在時域而不在頻域分析工作情況
24.2 無穩態多諧振盪器 316
24.2.1 多諧振盪器 316
24.2.2 使用回差比較器構成自激多諧振盪器 317
24.2.3 占空比可變的自激多諧振盪器 321
24.2.4 使用邏輯反相器IC構成的自激多諧振盪器 322
24.2.5 自激多諧振盪器專用IC 323
24.2.6 IC內置自激多諧振盪器 324
24.3 函數發生器 326
【專欄】函數波形的有效值與平均值 332
參考及引用*文獻 335
參考文獻
- ↑ 論自然科學、社會科學、人文科學的三位一體，搜狐，2017-09-28
- ↑ 公司簡介，中國科技出版傳媒股份有限公司