模拟工程—电路设计指导手册：运算放大器②

积分器电路

设计目标

设计说明

积分器电路根据积分电路时间常数和放大器的带宽输出某个频率范围上输入信号的积分。会向反向输入施加输入信号，

设计说明

1. 对于反馈电阻器，所使用的值大小应符合实际。

2. 选择一个 CMOS 运算放大器，以最大程度地降低输入偏置电流产生的误差。 

3. 放大器的增益带宽积 (GBP) 将设置积分函数的频率范围上限。从与放大器带宽相距十倍频的位置开始， 积分函数的有效性通常会降低。 

4. 需要将一个可调节基准连接到运算放大器的同相输入，以抵消输入偏移电压，否则大直流噪声增益将导 致电路饱和。具有极低偏移电压的运算放大器可能不需要该操作。

设计步骤

下面给出了理想电路传递函数。

V_out = -dt

1. 将 R₁ 设置为标准值。

R₁ = 100MΩ

2. 计算设置单位增益积分频率所需的 C₁。 

C₁ =  =  = 1.59ηF

3. 计算将较低的截止频率设置为比最低工作频率小十倍频所需的 R₂。 

R₂ ≥  ≥  ≥ 100MΩ（M的单位为百万）

4. 选择增益带宽至少为所需的最大工作频率 10 倍的放大器。

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

设计仿真

交流仿真结果

瞬态仿真结果

1kHz 正弦波输入可产生 1kHz 余弦输出。

1kHz 三角波输入可产生 1kHz 正弦波输出。

1kHz 方波输入可产生 1kHz 三角波输出。

设计采用的运算放大器

设计备选运算放大器

修订历史记录

微分器电路

设计目标

设计说明

微分器电路会根据电路时间常数和放大器的带宽来输出某个频率范围上输入信号的微商。会向反相输入施加输入信号，以使输出相对于输入信号的极点反相。理想的微分器电路基本上都不稳定，需要增加输入电阻器和反馈电容器或这二者之一，才能达到稳定。实现稳定性所需的组件限制了执行微分器功能的带宽。

设计说明

1. 对于反馈电阻器，所使用的值大小应符合实际。

2. 选择一个CMOS 运算放大器，以最大程度地降低输入偏置电流产生的误差。

3. 放大器的增益带宽积(GBP) 将设置积分函数的频率范围上限。从与放大器带宽相距十倍频的位置开始，

积分函数的有效性通常会降低。

4. 需要将一个可调节基准连接到运算放大器的同相输入，以抵消输入偏移电压，否则大直流噪声增益将导

致电路饱和。具有极低偏移电压的运算放大器可能不需要该操作。

设计步骤

下面给出了理想电路传递函数。

V_out = -  dt

1. 将 R₁ 设置为标准值。

R1 = 100 kΩ

2. 计算设置单位增益积分频率所需的C₁。

C₁ =  = 1.59nF

3. 计算将较低的截止频率设置为比最低工作频率小十倍频所需的R₂。

R2 ≥  ≥ 100MΩ

4. 选择增益带宽至少为所需的最大工作频率10 倍的放大器。

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

设计仿真

交流仿真结果

瞬态仿真结果

1kHz 正弦波输入可产生1kHz 余弦输出。

1kHz 三角波输入可产生1kHz 正弦波输出。

1kHz 方波输入可产生1kHz 三角波输出。

设计备选运算放大器

设计备选运算放大器

修订历史记录