OP放大電路活用技巧檢視原始碼討論檢視歷史

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《OP放大電路活用技巧》，[日] 川田章弘 著；崔東印 譯 著，崔東印 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）為主要出版領域的業務架構。

內容簡介

本書從實際應用出發，在介紹OP放大器技術原理的同時，重點講解了OP放大器應用中出現的失調、噪聲、振盪、失真等問題的產生原因及抑制防止技術。這些技術對於OP放大器的成功應用是至關重要的。 　　本書既可以供初學者學習參考，更是實際從事放大電路設計、製作及系統調試技術人員的工作指南。

目錄

第1章 與纖細的模擬IC——OP放大器的連接方法

1.1 模擬與數字二位一體

1.1.1 敏感而微弱的模擬與遲鈍而強實的數字

1.1.2 缺少模擬電路或缺少數字電路都得不到優良的產品

1.2 OP放大器的基本功能「信號放大」的益處

1.2.1 放大增強抗噪能力

1.2.2 A/D轉換後信息損失少

1.2.3 理想放大器的輸出波形和輸入波形相似

1.3 OP放大器的分類

1.3.1 根據用途的分類

1.3.2 根據電源電壓的分類

1.3.3 根據輸入、輸出電壓範圍的分類

1.4 充分認識OP放大器的不足

1.4.1 在性能指標數據表中,一些關鍵的事項並未列出

1.4.2 IC缺點的實驗發現

1.4.3 要相信的不是性能指標數據表,而是實測數據

第2章 掌握放大技術的基礎

2.1 相位雖然反轉但精度高的反相放大電路

2.1.1 輸入信號和輸出信號的關係

2.1.2 兩個外接電阻的阻值比決定增益

2.1.3 安裝方法

2.1.4 典型應用電路

2.2 相位不反、使用方便但精度稍顯不足的同相放大電路

2.2.1 不反相而放大

2.2.2 使用方便但增益誤差大

2.2.3 安裝方法

2.3 將能量加於微弱信號上以增強負載驅動能力的電壓跟隨器

2.3.1 輸入阻抗大、輸出阻抗小,增益1倍

2.3.2 應用舉例

2.3.3 易發振盪是此種高性能電路的白玉之瑕

第3章 OP放大器周圍外接元件的作用及取值理由

3.1 反饋部分

3.1.1 決定增益的反饋電阻R_11和R_10

3.1.2 抑制直流分量放大的電容C_9

3.2 偏壓部分

3.2.1 對電源分壓獲得基準電位的R_3和R_5

3.2.2 連接分壓電路和OP放大器的R_7

3.2.3 抑制偏壓變動的C_2

3.3 輸入部分

3.3.1 抑制電路與外部設備連接時突跳的R_8

3.3.2 不同基準電位下工作的電路之間的橋樑C_8

3.4 輸入部分的詳細設計

3.4.1 閱讀電路時省去影響小的元件

3.4.2 輸入阻抗的頻率特性

3.5 輸出部分

3.5.1 實現與下一級穩定連接的R_12

3.5.2 與不同基準電位下工作的下一級放大電路之間的橋樑C_10

3.6 用實驗來校核設計

3.6.1 正向幅度受到限制

3.6.2 如果調整偏壓,負側又會遭到限幅

3.6.3 輸出端加接電阻後,失真減輕,輸出電壓範圍擴大

第4章 掌握直流放大技術

4.1 直流放大器的必要性

4.1.1 直流放大器設計失敗例

4.1.2 取出長周期信號也要用直流放大器

4.1.3 直流失調電壓和溫度漂移為零的放大器是理想的

4.2 雙電源下放大器的性能易於獲得

4.2.1 單電源工作的交流放大器的缺點

4.2.2 雙電源型的優缺點

4.3 直流放大器電路

4.3.1 單電源工作的直流放大器

4.3.2 雙電源工作的直流放大器

4.4 直流放大器的弱點——失調電壓

4.4.1 直流放大器很難只放大直流信號

4.4.2 失調電壓的危害

4.5 失調電壓產生的原因

4.5.1 輸出失調電壓產生的原因

4.5.2 輸入失調電壓產生的原因

4.5.3 輸入偏置電流產生的根據

4.6 輸出失調電壓產生的主要原因

4.6.1 輸入偏置電流與輸出失調電壓的關係

4.6.2 輸入失調電壓與輸出失調電壓的關係

4.7 減小輸出失調電壓的方法

4.7.1 減小輸入失調電壓

4.7.2 減小±輸入端的輸入偏置電流的影響

4.7.3 輸出失調電壓修正方法

4.8 不做直流放大時直接做成交流放大器

4.8.1 典型的交流放大器

4.8.2 無需耦合電容的交流放大器

4.8.3 方波信號放大時應注意下傾與穩定

第5章 掌握低噪聲放大技術

5.1 微小信號的放大

5.1.1 需要不使SN比惡化的放大器

5.1.2 確保動態範圍也很重要

5.2 噪聲的頻率分布可按三個頻帶分類

5.2.1 噪聲的頻率分布

5.2.2 低頻區起支配作用的1/f噪聲

5.2.3 大小隨設計變化的白噪聲

5.2.4 高頻下會成為問題的分配噪聲

5.3 噪聲的種類及其對策

5.3.1 除更換元件及IC外別無對策的噪聲

5.3.2 大小隨電阻值變化的熱噪聲的對策

5.3.3 雪崩噪聲的應對

5.4 來自OP放大器自身的噪聲

5.4.1 電壓性噪聲和電流性噪聲

5.4.2 輸入換算噪聲電壓

5.4.3 輸入換算噪聲電流

5.5 OP放大器電路的噪聲電壓的計算方法

5.5.1 噪聲的定量化

5.5.2 OP放大器產生的噪聲電壓的計算

5.6 低噪聲放大器的設計例

5.6.1 步驟1——確立設計目標

5.6.2 步驟2——選擇低噪聲OP放大器

5.6.3 步驟3——進行基本設計

5.6.4 步驟4——低噪聲化

5.6.5 步驟5——預測最終電路的噪聲特性

5.6.6 步驟6——試製並確認實際特性

附錄A 從微小信號到大信號輸入幅度大範圍變化的應對——動態範圍的擴展技術

附錄B 噪聲水平的計算技術——正態分布噪聲的分布情況及合成方法

第6章 頻率特性的控制

6.1 擴大帶寬的方法

6.1.1 決定增益頻率上限的增益帶寬和反饋量β

6.1.2 選用GBW大的OP放大器

6.1.3 增大反饋量

6.1.4 實際OP放大器的GBW並非是不隨頻率變化的定值

6.2 用噪聲增益分別控制上限頻率和增益

6.2.1 用噪聲增益控制噪聲及頻率特性

6.2.2 下降增益抑制上限頻率的上升

6.3 抑制上限頻率上升的方法

6.3.1 用反饋電路控制頻率特性

6.3.2 GBW不能用於頻率特性的設計

6.4 大振幅時轉換速率會支配上限頻率

6.4.1 輸出振幅的…大傾斜度受轉換速率限制

6.4.2 GBW大而轉換速率小的OP放大器

6.4.3 如果需要高轉換速率應使用電流反饋型

6.4.4 轉換速率與上限頻率的關係

附錄 OP放大器輸出電流的增強方法

第7章 振盪對策與周圍元件的選擇方法

7.1 難以發現的放大器的致命傷——振盪

7.1.1 振盪是致命的缺陷

7.1.2 振盪電路與放大器僅毫釐之差

7.1.3 認真檢查有無振盪

7.1.4 放大器的周圍存在很多引發振盪的因素

7.2 振盪的症狀

7.2.1 脈衝響應波形混亂或有高頻信號疊加

7.2.2 直流輸出電壓變動大至預計以上

7.2.3 OP放大器外殼燙得手不能觸摸

7.2.4 放大器的線性壞到預計以上

7.3 穩定性設計

7.3.1 考察輸入→放大→輸出→反饋→輸入一圈信號的變化

7.3.2 關注相位的移動與變化

7.3.3 根據A_0(jω)β(jω)可知發生振盪的餘裕度

7.4 提高穩定性,實現不易振盪的放大器

7.4.1 輸出端接電容也不振盪的做法

7.4.2 輸入端接電容也不振盪的做法

7.4.3 抗寄生L及C引發的高頻振盪的做法

7.5 旁路電容的配置與選擇方法

7.5.1 無旁路電容時的振盪的症狀與對策

7.5.2 無旁路電容時的振盪機理

7.5.3 旁路電容的施加方法

7.5.4 接入電路模塊的大容量電容器電容值的確定方法

7.6 振盪的檢查方法

7.6.1 使用示波器的簡易方法

7.6.2 使用譜分析儀嚴格檢查

7.6.3 使用網絡分析儀定量測量振盪餘裕

7.6.4 冷卻時易發生振盪

附錄A 環路增益的測量方法

附錄B OP放大器低溫下也能不發生振盪

第8章 低失調OP放大器的使用方法及評價法

8.1 低失調OP放大器

8.1.1 在直流精度很必要之處發揮威力

8.1.2 實際器件

8.2 使用基礎

8.2.1 增加失調調整用電阻的副作用

8.2.2 輸入增加LPF去除OP放大器跟不上的信號

8.2.3 使用精度高於±1%的高精度電阻

8.2.4 OP放大器輸入端周圍的布線應儘可能短

8.3 在去除失調的同時放大的斬波穩定型

8.3.1 低失調中典型的「斬波穩定型」

8.3.2 增加輸出濾波器去除特有的噪聲

8.3.3 增加LPF後穩定建立時間的確認

8.4 重要的性能及其評價方法

8.4.1 確認測試系統的噪聲水平

8.4.2 輸入失調電壓及其溫度漂移特性

8.4.3 輸入換算噪聲電壓

8.4.4 輸入偏置電流

8.4.5 振盪餘裕

第9章 低噪聲OP放大器的使用方法及評價法

9.1 各種低噪聲OP放大器

9.2 基本使用方法

9.2.1 用於反相放大器的場合

9.2.2 用於同相放大器的場合

9.2.3 用於差動放大器的場合

9.3 能正確測量低頻噪聲的鎖定放大器

9.4 輸入換算噪聲電壓密度的評價與分析

9.4.1 評價電路

9.4.2 測量結果與分析

9.5 輸入換算噪聲電流密度的評價與分析

9.5.1 評價電路

9.5.2 測量結果與分析

第10章 差動放大器的使用方法及評價法

10.1 差動放大器的功能與特性

10.1.1 關鍵是「能只抑制共模信號嗎」

10.2 儀器放大器抗共模噪聲強

10.2.1 所有的電子電路都工作在噪聲的海洋上

10.2.2 共模噪聲因引線阻抗的少許不平衡而突然變為惡性噪聲

10.2.3 儀器放大器

10.3 高頻區改善CMRR的方法

10.3.1 CMRR在高頻區的劣化

10.3.2 增加共模去除濾波器

10.3.3 輸入線纜的電容使CMRR惡化

10.3.4 使用浮動電源後CMRR立即上升

10.4 實際的差動放大器和儀器放大器

10.5 應評價的特性及評價結果分析

10.5.1 差動增益的頻率特性

10.5.2 輸出換算CMRR

10.5.3 輸出換算PSRR

第11章 隔離器件的使用方法及評價法

11.1 任何兩點間都要能安全測量

11.1.1 測試儀器壞了?觸電了?

11.1.2 用隔離器件絕緣

11.2 隔離放大器的使用方法及評價法

11.2.1 使用方法

11.2.2 簡單模塊型

11.2.3 低噪聲、寬帶寬型

11.2.4 應評價的特性及結果分析

11.3 數字隔離器的使用方法及評價法

11.3.1 數字地與模擬地在哪裡連接才好

11.3.2 使數字和模擬電流流動順

11.3.3 實際數字隔離器及其使用方法

11.3.4 應評價的特性及結果分析

第12章 高速OP放大器的使用方法及評價法

12.1 電流反饋型OP放大器攻略

12.1.1 放大高速信號應選用電流反饋型

12.1.2 電壓反饋型提高增益時帶寬會變窄

12.1.3 電流反饋型增益即使提高帶寬也不變

12.1.4 對大敵「振盪」的對策

12.1.5 無旁路電容時高次諧波失真即會增大

12.2 OP放大器輸入部分存在的寄生電容的補償

12.2.1 寄生電容的真面目

12.2.2 兩個對策

12.2.3 電壓跟隨器的補償方法

12.3 負載電容引發振盪的對策

12.3.1 接輸出電阻

12.3.2 用增益1倍下不能使用的OP放大器製作穩定工作的電壓跟隨器的方法

12.4 增益和相位的頻率特性的測試方法

12.4.1 評價方法

12.4.2 結果與分析

12.5 失真的評價

12.5.1 非高次諧波失真而是用交叉調製失真評價

12.5.2 交叉調製失真評價法及分析

參考文獻