清华放大器

华放大器讲义Amplifier-16

第十六讲 反馈的概念及判断

华放大器讲义Amplifier-16

第十六讲 反馈的概念及判断一、反馈的基本概念 二、交流负反馈的四种组态 三、反馈的判断

华放大器讲义Amplifier-16

一、反馈的基本概念1. 什么是反馈 反馈放大电路可用 方框图表示。 方框图表示。 要研究哪些问题？ 要研究哪些问题？ 电子电路输出量的一部分或全部通过一定的方式 引回到输入回路，影响输入量，称为反馈。 引回到输入回路，影响输入量，称为反馈。怎样引回 是从输出 电压还是 输出电流 引出反馈 多少 怎样引出 影响输入电压 还是输入电流

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2. 正反馈和负反馈

引入反馈后其变化是增大？ 引入反馈后其变化是增大？ 还是减小？ 还是减小？

引入反馈后其变化是 增大？还是减小？ 增大？还是减小？

从反馈的结果来判断， 从反馈的结果来判断，凡反馈的结果使输出 量的变化减小的为负反馈，否则为正反馈； 量的变化减小的为负反馈，否则为正反馈； 或者， 或者，凡反馈的结果使净输入量减小的为负 反馈，否则为正反馈。 反馈，否则为正反馈。

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3. 直流反馈和交流反馈 直流通路中存在的反馈称为直流

锁相放大器实验

锁相放大器实验（Lock-in amplifier）,简称LIA。它是一个以相关器为核心的检测微弱信号仪器，它能在强噪声情况下检测微弱正弦的幅度和相位。学习本实验的目的是使同学了解锁相放大器的基本组成,掌握锁相放大器的正确使用方法。

一、锁相放大器的基本组成

结构框图如图1所示。它有四个主要部分组成:信号通道、参考通道、相关器（即相关检测器）和直流放大器。

x(t) 前放 滤波 放大 乘法 低通 自流放大器 U0 r(t) 放大 移相 方波 图1 锁相放大器的基本结构框架

1. 信号通道

信号通道包括:低噪音前置放大器、带通滤波器及可变增益交流放大器。

前置放大器用于对微弱信号的放大，主要指标是低噪音及一定的增益（100～1000倍）。 可变增益放大器是信号放大的主要部件，它必须有很宽的增益调节范围，以适应不同的信号的需要。例如，当输入信号幅度为10nV，而输出电表的满刻度为10V时，则仪器

93

总增益为10V/10nV =10若直流放大器增益为10倍，前置放增益为10，则交流放大器的

5

增益达10。

带通滤波器是任何一个锁相放大器中必须设置的部件，它的作用是对混在信号中的噪音进行滤波，尽量排除带外噪音。这样不仅可以避免

实验2 仪器放大器和差动放大器

13223529 电信132

一．实验目的

（1）熟悉仪器放大器及其工作原理。 （2）熟悉差动放大器及其工作原理。

（3）掌握OPA2111、INA106的使用方法和应用电路。 （4）学会自动校零的方法，并会应用。

（5）熟悉小信号放大器的性能和特点，并会应用。 二．实验内容 1.电路设计与仿真

参照图11-2-5设计自动校零仪器放大器，图11-2-6设计高精度差动放大器，用Proteus 软件（或Multisim软件）对以上两个电路进行仿真，并记录仿真结果。 2．自动校零

当开关S1打在2、开关S2打在4时，完成自动校零功能，即零输入时，实现零输出。用数字万用表测量输出电压Uo，并记录数值。

图2-1

3．仪器放大器-1

当开关S1打在1、开关S2打在3时，完成小信号放大功能。 （1）用信号发生器在输入端Ui输入正弦信号，

频率为300Hz，电压（峰峰值）为50mV。用数字示波器观察输出端Uo的波形，并记录输出电压数值，计算放大倍数。

图2-2

输出电压=2.5V,放大倍数=

DVI 延长放大器

概念：

长距离信号连接，DVI线材仅支持24号线/15米/1080P，超过此长度，则信号衰减亦供电不足。DVI信号延长线（15-50米），将放大器内置其中，布线简单，但相对昂贵。DVI网络延长器（50-100米），一收一发设置，外接电源，但布线繁琐。

鼎力DVI延长放大器（0-30米)取两者精华，连接DVI线缆，放大DVI信号。内置芯片放大信号，外接USB增强供电，亦支持USB外接供电。最高支持1920×1200@60Hz或者HDTV 1080P的信号延长至30米。广泛运用为DVI接口的长距离信号传输,如DVI画面分割器。尤其对于已经埋线的布线工程，具有弥补性作用。

应用范围

计算机显示及高清监控系统/教育、银行证卷系统/数字平板显示屏、大屏幕显示系统/高清影像显示、高清视频会议、高清投影系统/高清医学影象显示及投影系统/远程教育投影系统

结构原理

DVI输入==>> DVI 均衡器(放大信号）==>> DVI输出

技术优势

* 内置稳定芯片，放大延长信号

* 最高分辨率支持4K支持分辨率19200x1200@60hz最远传输35米 * 对于长距离供电减弱，辅助供电 * 标准USB A型接口，方便现场连接 * DVI连接输

摘 要

摘 要

运算放大器是模拟集成电路中最重要的，通用的单元模块，增益和单位增益带宽是衡量运算放大器性能优劣的两个最重要的指标，长期以来不断地提高运放的增益和单位增益带宽指标一直是高性能运放设计的努力方向之一。同时随着便携式应用和生物医学应用的发展，低电源电压，低功耗模拟和混合信号集成电路的需求也会增大，所以，低电压低功耗的运算放大器设计也是非常必要的

本文对衬底驱动MOSFET技术进行了研究和分析，对不同结构的放大器电路进行了对比，在此基础上设计了一个输入级为衬底驱动的高带宽高增益运算放大器电路。运放采用两级结构，输入级为衬底驱动的差动输入对结构，有效避开了阈值电压的限制。

电路基于SMIC 0.18μm CMOS工艺设计，在1.8V的电源电压下采用Cadence Spectre软件进行仿真，并完成多种工艺角下的AC特性仿真。最终测得直流开环增益为81.08dB，单位增益带宽42.14MHz，相位裕度PM=65.93°，输出电压范围为273mV~1.59V，功耗为864μW。

关键词：模拟集成电路 衬底驱动 跨导运算放大器 高带宽高增益

ABSTRACT

ABSTRACT

Operational amplifier is the

摘 要

摘 要

运算放大器是模拟集成电路中最重要的，通用的单元模块，增益和单位增益带宽是衡量运算放大器性能优劣的两个最重要的指标，长期以来不断地提高运放的增益和单位增益带宽指标一直是高性能运放设计的努力方向之一。同时随着便携式应用和生物医学应用的发展，低电源电压，低功耗模拟和混合信号集成电路的需求也会增大，所以，低电压低功耗的运算放大器设计也是非常必要的

本文对衬底驱动MOSFET技术进行了研究和分析，对不同结构的放大器电路进行了对比，在此基础上设计了一个输入级为衬底驱动的高带宽高增益运算放大器电路。运放采用两级结构，输入级为衬底驱动的差动输入对结构，有效避开了阈值电压的限制。

电路基于SMIC 0.18μm CMOS工艺设计，在1.8V的电源电压下采用Cadence Spectre软件进行仿真，并完成多种工艺角下的AC特性仿真。最终测得直流开环增益为81.08dB，单位增益带宽42.14MHz，相位裕度PM=65.93°，输出电压范围为273mV~1.59V，功耗为864μW。

关键词：模拟集成电路 衬底驱动 跨导运算放大器 高带宽高增益

ABSTRACT

ABSTRACT

Operational amplifier is the

USB接口系列放大器编程说明

老用户请注意：我公司生产的USB接口系列放大器已经升级到5.0,驱动程序及动态连接库已经更新，给您带来的不便请您谅解，如果使用中问题发现问题请及时与我们联系。电话：82755026/27/28/29/30 邮件地址：symtop@symtop.com。

本说明适用于我公司生产的所有USB接口系列放大器。

UB-nT是我公司开发的USB总线传输数据的生物电放大器，UE-nT是我公司开发的USB总线传输数据的脑电放大器。其中n表示导数，T代表类型。你可以用动态连接库中的ReadDevice函数查询放大器设备信息。我们在产品外表面有放大器型号的标示，请确认无误后使用。

UB-nT生物电放大器及UE-nT脑电放大器可与各种提供USB接口的台式机、笔记本电脑连接构成高性能的数据采集系统。我公司提供放大器专用动态连接库EEGAMP.DLL，。此动态连接库提供了非常简单的编程接口。编译时加入EEGGAMP.H和EEGAMP.LIB。我公司生产的所有系列的放大器统一使用这个动态连接库。动态连接库当前版本为4.0.0.0 ，请查看EEGAMP.DLL文件属性中的版本信息。

一． 函数一览

OpenDevice CloseDevi

USB接口系列放大器编程说明

老用户请注意：我公司生产的USB接口系列放大器已经升级到5.0,驱动程序及动态连接库已经更新，给您带来的不便请您谅解，如果使用中问题发现问题请及时与我们联系。电话：82755026/27/28/29/30 邮件地址：symtop@symtop.com。

本说明适用于我公司生产的所有USB接口系列放大器。

UB-nT是我公司开发的USB总线传输数据的生物电放大器，UE-nT是我公司开发的USB总线传输数据的脑电放大器。其中n表示导数，T代表类型。你可以用动态连接库中的ReadDevice函数查询放大器设备信息。我们在产品外表面有放大器型号的标示，请确认无误后使用。

UB-nT生物电放大器及UE-nT脑电放大器可与各种提供USB接口的台式机、笔记本电脑连接构成高性能的数据采集系统。我公司提供放大器专用动态连接库EEGAMP.DLL，。此动态连接库提供了非常简单的编程接口。编译时加入EEGGAMP.H和EEGAMP.LIB。我公司生产的所有系列的放大器统一使用这个动态连接库。动态连接库当前版本为4.0.0.0 ，请查看EEGAMP.DLL文件属性中的版本信息。

一． 函数一览

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集成电路作业

——测量放大器的设计

一、 题目：测量放大器的设计

设计一个超低噪声、高阻、浮地输入的测量放大器，要求： a) 远程输入：Ui?01000mV,Fi?0100Hz

b) 增益：Avf?80dB；

c) 输出：Uom??10V，非线性误差r?0.1%； d) 共模抑制比：CMRR?120dB； e) 通频带：0100Hz，阻带衰减大于：?40dB/10f；

推荐芯片：Aud?100dB,BWA?300kHz,CMRR?90dB

二、方案设计

1）题目分析

题目要求设计一个超低噪声、高阻、浮地输入的测量放大器，同时要求具有较高增益，高共模抑制比，低通频带，阻带衰减大于

?40dB/10f等。结合所学知识，参考相关资料，决定前级采用具备超低噪声、高阻、浮地输入、高增益、高共模抑制比等优良属性的仪用放大器来实现信号的放大，后级采用二阶低通滤波器实现对信号的滤波，使其满足频带约束。

2）具体方案 A放大电路

结合我们要实现的测量放大器参数，选取OP07型集成运算放

大器。

表格 1 OP07芯片参数

参数 正常值 Aud CMRR 100dB 120dB 分析电路要

第八章 运算放大器应用

§8.1 比例运算电路

8.1.1 反相比例电路 1. 基本电路

电压并联负反馈输入端虚短、虚断

特点：

反相端为虚地，所以共模输入可视为0，对运放共模抑制比要求低 输出电阻小，带负载能力强

要求放大倍数较大时，反馈电阻阻值高，稳定性差。 如果要求放大倍数100，R1=100K，Rf=10M 2. T型反馈网络

虚短、虚断

8.1.2 同相比例电路

1. 基本电路：电压串联负反馈

输入端虚短、虚断

特点：

输入电阻高，输出电阻小，带负载能力强

V-=V+=Vi，所以共模输入等于输入信号，对运放的共模 抑制比要求高 2. 电压跟随器

输入电阻大输出电阻小，能真实地将输入信号传给负载而从信号源取流很小

§8.2 加减运算电路

8.2.1 求和电路 1. 反相求和电路 虚短、虚断

特点：调节某一路信号的输入电阻不影响其他路输入与输出的比例关系 2. 同相求和电路 虚短、虚断

8.2.2 单运放和差电路

8.2.3 双运放和差电路

例1:设计一加减运算电路

设计一加减运算电路，使 Vo=2Vi1+5Vi2-10Vi3 解：用双运放实现

如果选Rf