前言
自20世纪60年代初出现原始型OP放大器以来,OP放大器一直在向更低的温漂、噪声和功耗,更高的速度、放大倍数和输入电压,以及更大的输出功率发展。高性能的新器件的不断涌现,使电路设计更为简便。但是,OP放大器在电子技术应用过程中,仍然会出现各种各样的问题,作者在电路设计过程中,积累了大量的实际经验,这些宝贵的经验奉献给读者,我确信,读者定会受益非浅。
全书共分11章,1~7章为OP放大器使用时的基本技巧,8~10章为OP放大器应用技巧。该书以解决实际应用中出现的问题为目的,力求尽可能简明地向读者介绍OP放大器的使用技巧,并且结合OP放大器特性,进行简要地计算、分析。同时,提供完整的OP放大器性能参数,相互比较,省去查找器件手册的烦琐工作。这样,极大地方便了电子工程技术人员、大学生以及电子爱好者的阅读与理解。
在翻译过程中,感谢电子科技大学张冰教授的大力帮助。
由于译者水平有限,译文中不妥和错误之处在所难免,敬请读者不吝指正。前言
“出版一本《OP放大器应用技巧108例》吧!”当我听到这个请求后,稍加考虑便答应下来。这是因为数年前就曾有过出版单行本的请求,时间久了就淡忘了。上次想写有关模拟电路技术方面的书,这次范围缩小点,说一说OP放大器。该书能否卖出去,另当别论。然而把这108个应用技巧,每个用1、2页篇幅来介绍,真是非常令人感兴趣的事,这也是为何答应下来的原因所在。可是,把以我在日本《晶体管技术》等杂志上刊载的短文为主的原稿集中起来,也不过70~80篇,看来仅用《晶体管技术》的原稿是不够的。不过,我还是充满着信心。工夫不负有心人,很快就收集到108篇,可立刻又后悔起来“这样的话……”。该书是针对初学者的,稍微复杂的技巧就不刊登了。加上新写的内容总共收集了108篇。为了易于读者理解,在编辑阶段改编成了100个应用技巧。
本书内容由下述章节构成:
第1章OP放大器应用技巧须知
第2章单电源/低功率OP放大器应用技巧
第3章高精度OP放大器应用技巧
第4章微小电流OP放大器应用技巧
第5章低噪声OP放大器应用技巧
第6章高速OP放大器应用技巧
第7章OP放大器的稳定性/避免自激振荡的应用技巧
第8章OP放大器放大电路的应用技巧
第9章阻抗匹配和滤波电路应用技巧
第10章非线性OP放大器应用技巧
第11章实践应用技巧
本书在内容的选择上,以“对读者有益”为宗旨,本人认为内容较深的话,会……
最后遇到的难题是组表工作。该书希望尽可能详细地给出OP放大器的规格,又不想变成数据手册。故必须要有与本书合适的组表。该组表工作是由CQ出版(株)社董事长蒲生良治先生担当的。如花钱请人组表,那可是该书最花钱的地方了。
最后,感谢我心中的老师蒲生良治先生,在20多年前教我模拟电路知识,而如今又给了这本书的出版机会。另外在此还要感谢经常给予诚挚建议的(株)CDN公司代理董事长野田龙三先生,以及在学习班里我的两位学生田中和长友。
目录
第1章 OP放大器应用技巧须知 1
1
OP放大器的应用范围 1
2 OP放大器电源电压 2
3 通用OP放大器 6
4 温度范围越宽的OP放大器其价格越高 9
5 一个封装内可含有1个、2个、4个电路 10
6 单路OP放大器的补偿电压较小 11
7 当驱动负载时使用容性负载强的OP放大器 13
8 输出电流为数十毫安以上的OP放大器 16
9 当输入可能过大时输入保护电路是必要的 17
10 OP放大器对外输出时的保护电路 20
第2章 单电源/低功率OP放大器应用技巧
23
11
如何使用单电源OP放大器 23
12 通用OP放大器不能在单电源下工作吗 25
13 通用OP放大器与单电源OP放大器在结构上的差异 26
14 共模输入输出的OP放大器是如何构成的 28
15 保证输出电平不跳跃的单电源OP放大器 29
16 单电源工作中不能完全0V输出时可采用电平移动 30
17 COMS型单电源OP放大器带容性负载的能力较弱 32
18 设定工作电流实现低功耗的OP放大器 33
19 通过外部连接设定工作电流的低功耗的OP放大器 35
20 改善DC特性的低功耗OP放大器 36
21 高速用途的低功耗OP放大器 37
第3章 高精度OP放大器的应用技巧 39
22
低补偿电压OP放大器的微调技术 39
23 使用双极输入型的高精度OP放大器比较容易些 41
24 减小双极输入型OP放大器的偏置电流的技术 43
25 COMS斩波OP放大器的低频噪声要大 45
26 高精度mV级的DC放大器必须具备输入滤波器 48
27 补偿调整范围狭窄的高精度OP放大器 50
28 高精度电路应缩小调整范围 52
29 采用更换固定电阻的方法来增大调整范围 54
30 同相放大器也可应用于高精度电路中——OP放大器的CMRR要大 55
31 高精度OP放大器应选CMRR大的 56
32 OP放大电路的模拟接地应采用一点接地的方式 58
33 不能一点接地时的对策 59
34 高精度mV级放大器旁边不能放置发热器件 60
35 微弱信号的OP放大电路特别要注意电源去耦 61
第4章 微小电流OP放大器的应用技巧
65
36
MOS FET输入型是微小电流OP放大器的主流 65
37 使用微小电流OP放大器的技术 66
38 微小电流OP放大器实现了fA级信号的放大 68
39 微小输入偏置电流的测定方法 70
40 微小电流电路中防止漏电流的技巧 71
41 要注意光电传感器的IV转换电路容易引起振荡 72
42 I\V转换电路中用相位补偿来防止振荡是必要的 74
43 I\V转换电路的输入保护电路 75
44 用低噪声同轴导线作为IV转换电路的信号线 77
45 I\V转换电路的噪声电压的计算方法 78
46 在I\V转换电路中反馈电阻Rf应尽可能的大 80
47 使用高精度OP放大器的IV转换电路 81
48 对于微小电流电路要注意并消除静电噪声 83
第5章 低噪声OP放大器的应用技巧 87
49
低噪声电路应注意噪声频率特性 87
50 噪声电压的计算重点是决定阻值的参量 90
51 通过阻抗中的电阻成分来计算并联RC电路的噪声 92
52 用并联接法来减小噪声 94
53 在低噪声电路中低噪声器件是很有用的 96
【专栏】噪声的RES与峰值的关系 98
第6章 高速OP放大器的应用技巧 101
54
高速OP放大器的结构 101
55 高速电流反馈型OP放大器 103
56 电流反馈型OP放大器的互补阻抗越大则精度越高 105
57 高速电路中信号的振幅应尽量小 107
58 电流反馈型OP放大器的注意事项 108
59 高速AD转换器的输入采用低失真高速OP放大器 110
【专栏】所谓SFDR(Spurious Free Dynamic Range) 112
60 高速OP放大器带容性负载能力弱(也有带容性负载强的OP放大器) 113
61 高速OP放大器装配时注意寄生电容 116
62 每个高速OP放大器的电源管脚上附加旁路电容 117
第7章 OP放大器的稳定性及其避免自激振荡的应用技巧
119
63
从噪声增益可知反相与同相电路的稳定度是不同的 119
64 输入电容引起OP放大器的振荡 121
65 容性负载引起OP放大器的振荡 122
66 通过相位补偿来消除振荡 123
67 相位裕度的简单的测量方法 126
68 对于相位滞后小的高增益的OP放大器应采用多级串联的方法 129
第8章 OP放大器放大电路的应用技巧
131
69
交流输入高阻抗的缓冲电路应注意其输入电容 131
70 单电源为差动放大器供电的方法 133
71 扩大差动放大器共模电压范围的方法 136
72 确保高增益放大器的频率特性的方法 137
73 低噪声OP放大器应用于可程控增益的放大电路 139
74 要求低噪声的电荷放大器电路 141
75 在大功率MOS驱动器中应使用带容性负载强的OP放大器 143
76 用单电源OP放大器制作加速度传感器电源的电路(3V/1.25A) 145
77 使用低功耗OP放大器的高稳压源电路 146
78 信号隔离时可使用隔离放大器 148
79 使用低功耗OP放大器和光耦器件的电流耦合隔离放大器 150
第9章 阻抗匹配和滤波电路的应用技巧
153
80
交流输入时通过阻抗匹配进行频率补偿是不可缺少的 153
81 通过反相放大器构成阻抗匹配器 155
82 用固定阻抗来设计高频匹配器 157
83 使用正反馈电路进行动态高通滤波 159
84 多重反馈型带通滤波器的Q值不能太大 161
85 当Q值较大时,带通滤波器使用双重截止型滤波器 163
86 可变状态型滤波器与双重截止型滤波器的区别 165
87 噪声分析中使用1/3通频带滤波电路 167
88 高次滤波采用模拟LC型是有效的 171
89 无需调整的1/3通频带滤波电路 172
第10章 非线性OP放大器的应用技巧
177
90
通过齐纳二极管限制输出 177
91 在电压输出端正确使用限幅器 179
92 高速限幅电路使用具有限幅功能的高速OP放大器 181
93 增大绝对值放大器的动态范围的方法 184
94 有效地使用单电源OP放大器的绝对值放大器 186
95 乘法器IC构成低成本的RMSDC变换电路 188
96 峰值保持电路的必要小技巧 191
第11章 实践应用技巧 193
97
对于视频范围内采用视频专用放大器也是有效的 193
98 即使切换视频信号也可用通用的模拟开关 195
99 对于10MHz以上的模拟开关用PIN二极管是有效的 197
100 制作基准电压时要注意的事项——TL431的自激振荡 198
附录 本书引用的OP放大器的引脚排列图 201
参考文献 205