运算放大器的参数选择.docx
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运算放大器的参数选择运算放大器的参数指标1. 开环电压增益Avd开环电压增益（差模增益）为运算放大器处于 开环状态下，对小于200Hz的交流输入信号 的放大倍数，即输出电压与输入差模电压之 比它一般为104~106，因此它在电路分析时 可以认为无穷大12. 闭环增益Af=1闭环增益是运算放大器闭环应用时的电压放 大倍数，其大小与放大电路的形式有关，与放 大器本身的参数几乎无关，只取决于输入电组 和反馈电阻值的大小1反相比例放大器，其增益为4-□P/lMPIAf=_ 居=13. 共模增益Avc和共模抑制比当两个输入端同时加上频率小于200Hz的电 压信号Vic时，在理想情况下，其输出电压应为 零但由于实际上内部电路失配而输出电压不为=i零此时输出电压和输入电压之比成为共模增益Avco共模抑制比Kcmr=运算放大器的差模增益A%fTTT^Tn；7^^T5 J-LLti共模增益Ave运算放大器的差模增益U，d共模增他内，匕是衡通常以对数关系表示：Kcmr=20logl=Jw共模抑制比一般在80~120Db范围 量放大器对共模信号抑制能力高低的重要指 标这不仅是因为许多应用电路中要求抑制输 入信号中夹带的共模干扰，而且因为信号从同 相端输入时，其两个输入端将出现较大的共模 信号而产生较大的运算误差。
4. 输入失调电压在常温（25°C ）下当输入电压为零时，其输出 电压不为零此时将其折算到输入端的电压称 为输入失调电压它一般为土（0・2~15） mVo 这就是说，要使放大器输出电压为零，就必须 在输入端加上能抵消Vio的差值输入电压5. 输入偏置电流在常温（25C ）下输入信号为零（两个输入端 均接地）时，两个输入端的基极偏置电流的平 均值称为输入偏置电流，即上=1（ ^IB -+ ^IbD2它一般在10nA~1uA的范围内，随温度的升高 而下降，是反映放大器动态输入电阻大小的重要参数6. 输入失调电流4输入失调电流可表示为Ho= I 上 -—上+ 1在双极晶体管输入级运算放大器中，七约为 (0.2~0.1) IIB -或(0・2~0・1)贻+当%流过 信号源内阻时，产生输入失调电压而且它也 是温度的函数7. 差模输入电阻 昵在一般应用电路中，输入阻抗是指差模输入电 阻RD它一般为100KQ-1MQ，高输入阻 抗运算放大器的差模输入电阻可达1013Q8. 温度漂移输入失调电压、输入失调电流和输入偏置电流 等参数均随温度、时间和电源等外界条件的变 化而变化其中输入偏置电流的变化是造成放 大器温度漂移的主要原因。
对于双极晶体管输 入级运算放大器，输入偏置电流随温度上升而 变小，数量级为nA级9. 输出峰一峰电压输出峰一峰电压是在电源电压和负载为额定 值时，运算放大器的最大峰一峰电压例如 uA741在±15V电源电压下工作时，其输出峰 一峰电压约为±14V它实际上随电源电压、 负载电流和工作频率的变化而变化10. 最大输出电流IOM=J运算放大器在保持输出峰一峰电压的情况下 所能提供的最大输出电流用IOM表示，一般约 为 10~20mA11. 开环输出电阻ROSl=Jl=Jw运算放大器在开环状态下，其输出电压变化量 和输出电流变化量之比称为输出电阻它的大 小反映运算放大器的负载能力，一般在几百欧 姆的数量级运算放大器的基本单元1. 加法器加法器■V'0^= RF RFVI1 + VI2RI1 RI22. 减法器减法器Vo=(rh+rf rp v 2 一 RFvi i RI 1 RI 2 + RP RI 1如果选取电阻值满足RF/RI1=RP/RI2的关系，则输出电压Vo可简化为IVo=却2 - VI1)3. 微分器1日I:4. 积分器5. 线性整流电路姓性平波整流电路航出电吐如果将电路中的两个二极管同时反接，则变成 为正极性输入电压线性整流电路。
如果不接入二 极管D1，则输入信号为正时，D2截止，放大器 变成开环，不能保持虚地，就不能成为整流电路6. 绝对值电路垒汲整荒电苗（绝时值毛徭］）Vt新出市K性半波整流电路的基础上，加上一级加法 器，就组成了绝对值电路其中前级组成负极 性输入电压半波整流，在RI=RF的条件下， 输入电压与V1的关系为：V1=0 （当 VI > 0 时），V1= I VI | （当VI < 0 时）V1与VI由反相加法器求和当VI > 0时，V1=0；在RI2=RF1的条件下，Vo=—VI当 VI < 0 时，V1= | VI I，由于 RF1=2RI1,后级组成闭环增益为2的反相比例放大器，所=i以 Vo=—(2V1+VI)= —| VI |这样，无论输入信号的极性如何，输出信号总 为负，而且在数值上等于输入信号的绝对值7. 比较器零电平比校器VI开环运算放大器就是最基本的比较器由于开=J环增益Avd很大，只要VI+>VI-,输出电压就=i为正输出极限Vg；反之则为负输出极限Vd同时放大器不加补偿网络,有利于提高比较速度□PKUK任苴电平，比较器任意电平比较器：它将输入信号与某一非零给 定电压进行比较。
放大器接成加法器，给定电 压和输入信号分别从经两个输入电阻输入忽 略由输入失调电压和失调电流所产生的误差， 在IF为正时，输出为负极限幅值；在IF为负时，输出为正极限幅值IF为零时的输入电 压就是比较器的给定电压当改变输入电压比 RI2/RI1时，对于巳知给定电压，便可以改变 被检测的输入电压值8.复合PI调节器+.7订电梯：对于电动状态下，电机由零速向满速的 加速过程中，刚开始调节器的比例增益应该随 转速增高而减小，在临界转差处达到最小值， 然后随转速的增高而增大，在满速时保持最大 值对于制动状态下，电机由满速向零速的减 速过程中，调节器比例增益应该随转速的下降 而减小这就要求调节器必须满足下述要求： 对系统动态品质起决定性作用的中频段以 -20dB/十倍频程过零，且须有一定宽度，以保 证系统的稳定性；截止频率应尽可能大一些， 以提高系统的快速性；低频端的增益要高，以 保证静态精度；高频端要衰减的快些，以提高 系统抗干扰的能力1=1=1=1=1=1复合PI调节器实际上由三个基本调节器组 成：固定比例增益的低频、高频端调节器和可 调增益的中频段调节器它的参数选择以其闭 环幅频特性谐振峰值（振荡指示）最小为准则， 基本满足了电梯电、制动调节器的要求。
按图 示参数，高、中、低频端的比例增益分别为 3.3、10~1000、51；高、中、低频段的积分时 间常数分别为3.3ms、470ms、2.4s由此可见， 在加、减速过程中，主要是中、低频段调节器 起作用、调节中频段的比例增益和积分时间常 数，以适应不同系统的要求，同时减少发生机 械谐振的可能性在满速运行过程，中、低频 段调节器接近开环状态，主要是高频段起调节 作用，以降低系统的干扰影响显然，复合 PI调节器属于定PI参数调节，仍然不能完全 适应调速系统的动态特性要求，只有在数字控 制方式中才有可能实现变PI参数调节9. 直流反相放大器UlUo=1一般增益系数不宜太大，IKcl<100~200,当需 要增益很高时，可采用多级串联方式反馈电阻：3K 11. 直流同相放大器UoU:用作阻抗匹配的运算放大器参数选择计算在伺服系统中，为了适应不同信号源，要求运 算放大器有很高的输入阻抗，采用同相放大器 来实现阻抗匹配皿 Rr-RfT㈤Rp-RfRrJtRFtRz）■v ~—参见：现代直流伺服控制技术及其系统设计 秦继荣沈安俊编著机械工业出版社UI12. PI（比例一积分）调节器u.：. 113〕f ~ R2C 电容C不宜过大，也不宜太小，一般取1uF 左右R2与C的位置不能颠倒，即C必须接在输出 端，R2接在反相端R2与C的位置若颠倒了，则C相当于并联在 输入端，形成较大的寄生惯性环节，其传递函数将改变13. PI（比例一积分）调节器B3FR出例一积分）隅节盟Uo（5：：i -K2 1 十 R2K3C5 Ji：E2 十 R3） Ui：Si ~EQ -启昭喝TB2 十 R3）可见，调节R3的阻值，可以改变时间常数T（T=CR2R3/ （R2+R3），而不影响比例系数14. 反相型PD（比例一微分）调节器（常用作超前 补偿）反用型FM比例一寤灼可常输常曲作扬前带••向Uo（5） 正确地 选择晶闸管的额定电流（通态平均电流）和额 定电压在保证装置可靠性运行的前提下，可以 降低成本此外，还必须对晶闸管采取适当的 保护，才能保证可靠运行l=Jw1）电动组晶闸管容量的选择由于调压电路在交流电动机这种电阻一电 感性负载下工作，负载上的电流有效值不仅 取决于控制角a，而且与负载阻抗角9有关 同时控制角a不能小于负载阻抗角9，否则 系统工作在不可控制状态下因为在全速度 范围内进行调速，负载阻抗角9和功率因数 也随之改变，即cos9为最小值时电流有效 值为最大下面按 YTTD225L-4/16-18.5KW/3.9KW 交流调速电机参数计算选择晶闸管的额定电流对于三相电阻一电感负载，分析过程更加 复杂因为在控制角a大于阻抗角9时，电 流波形是断续的，并随阻抗角的变化而变 化只有控制角a等于阻抗角9时，导电角 等于180°,电流波形是连续的，但负载上 所得的电压是不可调的最大值由于晶闸管 不是理想元件，它并不是在零电流时关断， 而是在一个很小的反电流下才关断，所以每 隔60°晶闸管关断瞬间，储存在负载电路 电感中的能量，将消耗在由电感和用来限制 晶闸管。
