我希望设计一个关于放大电路的实物

运用运算放大器电路设计实物，最好能凸显方向，以下是资料
3．2．1 运算放大器基本特性
1.常用运算放大器类型
运算放大器一般可分为通用型、精密型、低噪声型、高速型、低电压低功率型、单电
源型等几种。本节以美国 ti 公司的产品为例，说明其各类的主要特点。
(1)通用型运算放大器 通用型运算放大器的参数是按工业上的普通用途设定的，各方
面性能都较差或中等，价格低廉，其典型代表是工业标准产品μA741、LM358、OP07、LM324、
LF412 等。
(2)精密型运算放大器 要求运算放大器有很好的精确度，特别是对输入失调电压 UIO、
输入偏置电流 IIB 、温度漂移系数、共模抑制比 KCMR等参数有严格要求。如 UIO不大于 lmV，
高精密型运算放大器的 UIO 只有几十微伏，常用于需要精确测量的场合。其典型产品有
TLC4501／TLC4502、TLE2027／TLE2037、TLE2022、TLC2201、TLC2254 等。
(3)低噪声型运算放大器 也属于精密型运算放大器，要求器件产生的噪声低，即等效
输入噪声电压密度σVn≤15nV／ Hz ，另外需要考虑电流噪声密度，它跟输入偏流有关。
双极型运算放大器通常具有较低的电压噪声，但电流噪声较大，而 CMOS 运算放大器的电压
噪声较大，但电流噪声很小。低噪声型运算放大器的产品有 TlE2027／TLE2037、TLE2227
／TLE2237、TlC2201、TLV2362／TLV2262 等。
(4)高速型运算放大器 要求运算放大器的运行速度快，即增益带宽乘积大、转换速率
快，通常用于处理频带宽、变化速度快的信号。双极型运算放大器的输入级是 JFET 的运算
放大器，通常具有较高的运行速度。典型产品有 TlE2037／TLE2237、TLV2362、TLE2141／
TLE2142／TLE2144、TLE2071、TLE2072／TLE2074、TLC4501 等。
(5)低电压、低功率型运算放大器 用于低电压供电，如 3V 电源电压运行的系统或电
池供电的系统。要求器件耗电小(500μA)，能低电压运行(3V)，最好具有轨对轨（railtorail）
性能，可扩大动态范围。主要产品有 TLV2211、TLV2262、TLV2264、TLE2021、TLC2254、
TLV2442、TLV2341 等。
(6)单电源型运算放大器 单电源运算放大器要求用单个电源电压(典型电压为 5V)供
电，其输入端和输出端的电压可低达 0V。多数单电源型运算放大器是用 CMOS 技术制造的。
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单电源型运算放大器也可用于对称电源供电的电路，只要总电压不超过允许范围即可。另
外，有些单电源型运算放大器的输出级不是推挽电路结构，当信号跨越电源中点电压时会
产生交越失真。
2. 运算放大器的基本参数
表示运算放大器性能的参数有：单/双电源工作电压、电源电流、输入失调电压、输入
失调电流、输入电阻、转换速率、差模输入电阻、失调电流温漂、输入偏置电流、偏置电
流温漂、差模电压增益、共模电压增益、单位增益带宽、电源电压抑制、差模输入电压范
围、共模输入电压范围、输入噪声电压、输入噪声电流、失调电压温漂、建立时间、长时
间漂移等。
不同的运算放大器参数差别很大，使用运算放大器前需要对参数进行仔细的分析。
3．运算放大器选用时注意事项
（1）若无特殊要求，应尽量选用通用型运放。当一个电路中有多个运放时，建议选用双
运放（如 LM358）或四运放（如 LM324 等）。
（2）应正确认识、对待各种参数，不要盲目片面追求指标的先进，例如场效应管输入
级的运放，其输入阻抗虽高，但失调电压也较大，低功耗运放的转换速率必然也较低；各
种参数指标是在一定的测试条件下测出的，如果使用条件和测试条件不一致，则指标的数
值也将会有差异。
（3）当用运放作弱信号放大时，应特别致意选用失调以及噪声系数均很小的运放，如
ICL7650。同时应保持运放同相端与反相端对地的等效直流电阻等。此外，在高输入阻抗
及低失调、低漂移的高精度运放的印刷底板布线方案中，其输入端应加保护环。
（4）当运放用于直流放大时，必须妥善进行调零。有调零端的运放应按标准推荐的调零
电路进行调零；若没有调零端的运放，则可参考图 3.2.1 进行调零。
（5）为了消除运放的高频自激，应参照推荐参数在规定的消振引脚之间接入适当电容消
振，同时应尽量避免两级以上放大级级连，以减小消振困难。为了消除电源内阻引起的寄
生振荡，可在运放电源端对地就近接去耦电容，考虑到去耦电解电容的电感效应，常常在
其两端在并联一个容量为 0.01~0.1µF 的瓷片电容。
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图 3.2.1 常见的调零电路
3．2．2 基本运放应用电路
1．反相输入比例运算电路
反相输入比例运算电路如图 3.2.2 所示，其电压放大倍数为
1R R
v vA f i o uf   ； 为使输入电流引起的误差最小，应取平衡电阻 Rp= Rf//R1。当 Rf=R1时，Auf =-1，即 vo=-vi，电路为反相器。
图 3.2.2 反相输入比例运算电路
实际应用时还应注意以下几点：
（1）本电路的电压放大倍数不宜过大。通常 Rf宜小于 1MΩ，因 Rf过大会影响阻值的精度；
R1不宜过小，R1过小将要从信号源或前级吸取较大的电流。
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（2）作为闭环负反馈工作的放大器，其小信号上限工作频率 fH 受运放增益带宽积 GWB= Avd∙fH的限制。以µA741 为例，其开环差模电压放大倍数 Aud=105倍，开环 fH=10Hz，故 运放的单位增益上限频率 fT=1MHz，即作为电压跟随器或反相器工作时的最高工作频率为
1MHz。若用µA741 设计 Auf为 20dB 即便 10 倍的放大电路，则电路允许的上限频率为 100kHz。
（3）如果运放工作于大信号输入状态，则此时电路的最大不失真输入幅度 Vim及信号频率
将受运放转换速率 SR 的制约。仍以µA741 为例，其 SR=0.5V/µs,若输入信号的最高频率为
100kHz，则其不失真最大输入电压 Vim<=(SR)/(2fmax)=0.5106/2105=0.8V。
2. 同相输入比例运算电路
同相输入比例运算电路如图 3.2.3 所示电路，其电压放大倍数为：
1
1
R R
v vA f i o uf  
图 3.2.3 同相输入比例运算电路
为使输入电流引起的误差最小，应取平衡电阻 Rp=Rf//R1。当 Rf//R1=0 时，即使用一根导
线替代 Rf，Auf=1，电路演变成为电压跟随器。
3.反相输入比例求和电路
反相输入比例求和电路如图 3.2.4 所示电路，其输出电压为：
)///( 332211 RvRvRvRv fo  
平衡电阻 Rp= Rf// R1// R2// R3。
图 3.2.4 反相输入比例求和电路
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4. 差动放大电路
差动放大电路如图 3.2.5 所示电路，其输出电压为：
Vo= (Rf/ R1)∙V1+(1+ Rf/ R1)·(1+ R3/ (R2+ R3))·V2
图 3.2.5 差动放大电路
5. 积分运算电路
积分运算电路如图 3.2.6 所示电路，其输出电压为：  t io dt v CR v 0 1 1
图 3.2.6 积分运算电路
通常，为限制低频电压增益，在积分电容 C 两端并联一个阻值较大的电阻 Rf。当输入
信号的频率 fi>1/(2 RfC)时，电路为积分器；若 fi«1/(2 RfC)，则电路近似于反相比例运
算器，其低频电压放大倍数 Avf Rf/ R1 。当 Rf=100kΩ、C=0.022F 时，积分与比例运算
的分界频率约为 1/(2 RfC)= 1/(2 1001030.022106)=72Hz。
3．2．3 测量放大电路
测量放大器又称数据放大器、仪表放大器。其主要特点是：输入阻抗高、输出阻抗低，
失调及零漂很小，放大倍数精度可调，具有差动输入、单端输出，共模抑制比很高。适用于
大的共模电压背景下对缓变微弱的差值信号进行放大，常用于热电偶、应变电桥、生物信号
等的放大。
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1.三运放测量放大器
三运放测量放大器电路如图 3.2.7 所示。其电压放大倍数为：Auf =1+2 R1/ RG。
图 3.2.7 三运放测量放大电路
2. 单片集成测量放大器
市场上测量放大器品种繁多，有通用型如 INAll0、INAll4／115、INAl31 等；有高精度
型如 AD522、AD524、AD624 等；有低噪声低功耗型如 INAl02、INAl03 等及可编程型如 AD526。
下面介绍高精度型单片集成测量放大器 AD522。
AD522 是美国 AD 公司生产的单片集成测量放大器。图 3.2.8 给出了它的引脚图，用它
接成的电桥放大电路见图 3.2.9。
其引脚说明如下：
l、3 脚：信号的同相及反相输入端；
2、14 脚：接增益调节电阻；
7 脚：放大器输出端；
8、5、9 脚：分别为 V+、V-及地端；
4、6 脚：接调零电位器；
11 脚：参考电位端，一般接地；
12 脚：用于检测；
13 脚：接输入信号引线的屏蔽网，以减小外电场的干扰。为提供放大器偏置电流的通
路，信号地必须与电源地端 9 脚相连。负载接于 11 与 7 脚之间，同时 11 脚必须与 9 脚相连，
以使负载电流流至地端。
放大器的放大倍数为
G vf R U 100 21  ，RG单位为 KΩ。
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图 3.2.8 AD522 内部及引脚图
图 3.2.9 采用 AD522 电桥放大电路