OP放大器应用技巧100例 电子与通信 书籍 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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出版社： 科学出版社

ISBN：9787030165176

商品编码：29674094876

商品基本信息，请以下列介绍为准
商品名称：	OP放大器应用技巧100例 电子与通信 书籍
作者：	[日]松井邦彦，邓学
定价：	39.0
出版社：	科学出版社
出版日期：	2018-05-01
ISBN：	9787030165176
印次：
版次：	31
装帧：	平装
开本：	小16开

内容简介

本书是“图解实用电子技术丛书”之一。本书主要介绍OP放大器在电子技术应用领域中100个应用技巧。针对在使用过程中可能出现的问题，结合OP放大器特性，进行简要分析，并给出*终解决的方法。同时，尽可能地提供完整的OP放大器的性能参数。全书共分11章，第1章介绍OP放大器应用技巧须知，第2章介绍单电源/低功率OP放大器的应用技巧，第3章介绍OP放大器的应用技巧，第4章介绍微小电流OP放大器的应用技巧，第5章介绍低噪声OP放大器的应用技巧，第6章介绍高速OP放大器的应用技巧，第7章介绍OP放大器的稳定性及其避免自激振荡的应用，第8章介绍OP放大器放大电路的应用技巧，第9章介绍阻抗匹配和滤波电路的应用技巧，第10章介绍非线性OP放大器的应用技巧，第11章作者结合自己的经验，介绍了实践应用技巧。

深入探索模拟电路的核心：OP放大器的强大功能与精妙设计 在浩瀚的电子与通信领域，信号的放大、滤波、整形等操作是构建复杂系统的基石。而其中，运算放大器（Operational Amplifier，简称Op-amp）无疑是模拟电路设计中最具代表性、功能最强大、应用最广泛的核心器件之一。它以其极高的开环增益、极低的输入失调电压和电流、以及极高的输入阻抗和极低的输出阻抗等理想特性，成为了实现各种模拟信号处理功能的理想选择。从简单的音频放大器到复杂的信号发生器，从精确的传感器信号调理到精密的滤波器设计，OP放大器无处不在，其应用之广泛，设计之巧妙，令人叹为观止。 本书旨在为您揭示OP放大器在实际电路设计中的无限潜力，通过一系列精心挑选的、涵盖不同应用领域的经典案例，引导您深入理解OP放大器的基本原理，掌握其在不同电路拓扑下的工作特性，并学会如何根据实际需求进行电路设计和优化。我们不仅仅是罗列电路图，更注重解析每个电路背后的设计思路、关键参数选择、以及可能遇到的工程挑战与解决方案。 第一部分：OP放大器的基础理论与模型 在深入探讨具体应用之前，我们将首先回顾OP放大器的基本理论。您将了解到OP放大器最核心的理想模型及其关键参数，如开环增益、输入偏置电流、输入失调电压、共模抑制比、电源抑制比等。我们将剖析实际OP放大器存在的非理想因素，例如有限的带宽、压摆率、输出电压摆幅限制等，并解释这些非理想特性对电路性能的影响。理解这些基础概念，是成功应用OP放大器的前提。 理想OP放大器的模型： 深入理解“虚短”和“虚断”这两个在分析负反馈OP放大器电路时至关重要的概念，它们如何简化电路分析，让我们能直观地把握电路的增益和输入输出关系。 实际OP放大器的非理想特性： 带宽限制： 探讨有限的增益带宽积（GBW）如何限制OP放大器的最大增益以及在不同频率下的响应。了解伯德图（Bode Plot）在分析OP放大器频率响应中的作用。 压摆率（Slew Rate）： 分析压摆率对输出信号上升/下降速度的影响，尤其是在处理大信号或高频信号时，压摆率限制可能导致信号失真，形成三角波失真。 输入偏置电流与输入失调电流： 探讨这些小电流对直流精度和零点漂移的影响，以及如何通过选择合适的OP放大器或外部偏置电路来减小其影响。 输入失调电压： 分析输入失调电压如何转化为输出误差，尤其是在高增益电路中，即使微小的失调电压也会被显著放大。 输出电压摆幅限制： 了解实际OP放大器的输出电压无法达到电源电压，这种限制如何影响信号的动态范围。 共模范围与差模范围： 区分OP放大器的共模输入电压范围和差模输入电压范围，理解它们对信号正常工作的约束。 OP放大器家族概览： 简要介绍不同类型的OP放大器，如双极结型（BJT）、结型场效应晶体管（JFET）和金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）输入OP放大器，以及它们在输入阻抗、偏置电流、噪声等方面的特性差异，为选择合适的OP放大器提供指导。 第二部分：通用OP放大器电路设计详解 掌握了OP放大器的基本原理后，我们将深入到一系列最基本、最常用的OP放大器电路设计。这些电路是构建更复杂功能模块的基础。 反相放大器： 详细解析反相放大器的增益公式是如何推导出来的，以及如何通过改变反馈电阻来精确控制放大倍数。 讨论输入信号如何被反相，以及其输入阻抗的计算。 实例分析：音频前置放大器、信号衰减器。 同相放大器： 解析同相放大器的增益公式，理解为何输出与输入同相。 重点分析同相放大器的输入阻抗为何非常高，这对于驱动高阻抗信号源的重要性。 实例分析：高输入阻抗缓冲器、信号增益器。 电压跟随器（缓冲器）： 理解电压跟随器的高输入阻抗和低输出阻抗特性，以及其单位增益的意义。 重点探讨其在阻抗匹配和保护信号源方面的关键作用。 实例分析：驱动低阻抗负载、模拟信号隔离。 加法器（求和电路）： 解析反相加法器和同相加法器的工作原理，如何实现多个输入信号的加权求和。 理解各输入信号权重如何由电阻值决定。 实例分析：模拟计算机中的加法单元、多信号混合。 减法器（差分放大器）： 详细解析差分放大器的基本结构和工作原理，如何放大两个输入信号之间的差值。 讨论其共模信号抑制能力，以及为何是实现差分信号处理的关键。 实例分析：传感器信号差分采集、共模噪声滤除。 积分电路： 理解RC积分电路在OP放大器中的实现，以及如何通过改变积分电容和电阻来控制积分时间常数。 分析理想积分电路的频率响应特性。 实例分析：波形发生器、模拟计算机中的积分器。 微分电路： 理解RC微分电路在OP放大器中的实现，以及其对信号变化率的响应。 探讨实际微分电路中可能存在的噪声问题，以及如何通过添加小电阻或滤波器来改善。 实例分析：边缘检测、微分信号处理。 第三部分：OP放大器在滤波器设计中的应用 滤波器是电子与通信系统中不可或缺的组成部分，用于选择性地通过或阻止特定频率范围的信号。OP放大器以其灵活的增益控制和低输出阻抗，在主动滤波器设计中扮演着核心角色。 有源低通滤波器： 介绍各种阶数的有源低通滤波器（一阶、二阶等），如Sallen-Key拓扑。 解析不同滤波器的频率响应曲线（Butterworth、Chebyshev、Bessel等）的特性，以及它们在不同应用中的优势。 重点讲解如何根据截止频率和阻尼系数选择合适的元件值。 实例分析：音频设备中的高频滤波、传感器信号的平滑。 有源高通滤波器： 类比低通滤波器，讲解有源高通滤波器的设计原理和不同拓扑。 关注其在滤除直流分量、保留高频信号方面的作用。 实例分析：交流耦合电路、AC信号的提取。 有源带通滤波器： 介绍如何通过级联低通和高通滤波器，或者使用专门的带通拓扑来实现。 解析中心频率、带宽和品质因数（Q值）的意义。 实例分析：调频（FM）接收机中的选择性滤波、特定频率信号的放大。 有源带阻滤波器（陷波滤波器）： 讲解如何设计陷波滤波器，用于精确地去除特定频率的干扰信号。 介绍如 Wien 桥陷波器等经典设计。 实例分析：去除工频（50Hz/60Hz）干扰。 第四部分：OP放大器在信号调理与处理中的高级应用 除了基本的放大和滤波，OP放大器还能实现许多更复杂的信号调理和处理功能，这在传感器接口、数据采集和精密测量系统中尤为重要。 精密电流源： 解析基于OP放大器的恒流源设计，以及如何通过调整参考电压和反馈电阻来设置输出电流。 介绍如何实现高精度、温度稳定性好的电流源。 实例分析：LED驱动、精确测量中的激励源。 精密电压源： 讲解利用基准电压源和OP放大器构建高精度、低噪声的稳压电路。 分析如何补偿基准电压源的温漂和负载效应。 实例分析：测试仪器电源、ADC/DAC的参考电压。 AC耦合与直流偏置： 深入分析AC耦合电路如何通过电容滤除直流分量，并保持AC信号的幅值。 讲解如何通过OP放大器实现精确的直流偏置，以适应后续电路的工作范围。 实例分析：音频信号的隔直、传感器输出的电平转换。 采样保持电路： 解释采样保持电路的基本工作原理，以及OP放大器在其中扮演的角色。 分析保持电容的选择对保持精度的影响。 实例分析：模拟数字转换器（ADC）输入前的信号稳定。 峰值检波与谷值检波： 讲解如何利用OP放大器和二极管实现对信号峰值或谷值的检测。 分析如何提高检测精度和响应速度。 实例分析：音频电平指示、信号动态范围监测。 对数与反对数放大器： 解析基于二极管或晶体管的对数/反对数电路，以及OP放大器如何实现高精度的对数/反对数转换。 了解其在信号压缩与扩展、动态范围测量中的应用。 实例分析：光电二极管信号的测量、音频压缩器。 第五部分：OP放大器在波形产生与信号生成中的应用 OP放大器不仅能处理输入的信号，也能作为核心元件生成各种波形，为信号源和测试系统提供基础。 三角波发生器： 详细解析基于积分器和比较器的三角波发生电路。 理解如何通过改变积分时间和比较器阈值来调整三角波的频率和幅值。 实例分析：示波器扫描信号、简单信号源。 方波发生器（多谐振荡器）： 讲解基于施密特触发器（Schmitt Trigger）或OP放大器的自激振荡电路。 分析如何控制方波的占空比和频率。 实例分析：时钟信号发生、简单的逻辑控制信号。 正弦波发生器（Wiener桥、RC相移）： 介绍基于RC网络和增益补偿的正弦波振荡器设计。 深入理解振荡条件（增益等于1，相位偏移360度）。 实例分析：音频信号发生器、函数发生器。 锯齿波发生器： 讲解利用恒流源和积分器实现精确斜率的锯齿波生成。 分析如何控制锯齿波的上升/下降时间和复位过程。 实例分析：扫描发生器、图形显示控制。 第六部分：OP放大器设计中的实际考量与技巧 在实际工程应用中，除了理论知识，一些工程上的考量和技巧至关重要，它们能帮助您设计出更稳定、更可靠、性能更优的电路。 OP放大器选型指南： 根据应用需求（如带宽、精度、噪声、功耗、电源要求等）选择合适的OP放大器型号。 分析不同封装（如DIP、SOIC、SOT-23等）的优缺点。 解读OP放大器数据手册（Datasheet）中的关键参数。 PCB布局与布线技巧： 讨论电源去耦（Decoupling）的重要性，以及如何正确放置旁路电容。 讲解信号走线、接地（Grounding）和信号隔离的原则，以减小噪声耦合和串扰。 分析如何避免信号回路面积过大。 稳定性分析与补偿： 理解OP放大器在高频下的稳定性问题，以及寄生电容和电感的影响。 介绍简单的稳定性判据，如增益裕度和相位裕度。 探讨在必要时如何进行外部补偿。 噪声分析与抑制： 分析OP放大器自身的噪声源（输入电压噪声、输入电流噪声）。 讲解电阻热噪声和散粒噪声。 介绍减小电路总噪声的策略，如选择低噪声OP放大器、优化电阻值、使用差分结构等。 接地与电源考虑： 深入讨论模拟地和数字地的隔离，以及单点接地、星型接地的原则。 分析电源噪声对电路性能的影响，以及如何通过滤波和稳压来改善。 失真分析与减小： 分析OP放大器在不同工作状态下的非线性失真（谐波失真、互调失真）。 探讨如何通过偏置、反馈和选择合适的OP放大器来减小失真。 本书力求以清晰的逻辑、详实的阐述和生动的实例，带领您一步步走入OP放大器应用的殿堂。无论您是初学者，还是希望深化理解的工程师，都能从中获得宝贵的知识和实用的设计技巧。通过学习和实践本书中的案例，您将能够自信地驾驭OP放大器，创造出更多精彩的模拟电路设计。

评分☆☆☆☆☆

整本书的结构安排，给人的感觉是作者对运算放大器领域的掌握是全景式的，没有明显的知识盲区。从最初的电压跟随器、反相放大器，一直推进到复杂的锁相环（PLL）中的环路滤波器设计，甚至触及了部分高速电路的阻抗匹配挑战。这种广度令人印象深刻。我尤其欣赏它在引入新概念时，总是会先回顾前一个知识点中的相关背景，构建起知识的内在联系，使得阅读体验非常流畅。如果说有什么可以改进的地方，那就是在一些跨越不同应用领域的例子之间，缺乏一个更清晰的“场景切换”提示。例如，从医疗设备中的生物电信号放大，瞬间跳跃到工业控制中的高速数据采集，虽然电路原理是相通的，但环境噪声和安全标准的要求截然不同。我希望作者能在章节切换时，增加一个简短的“场景对比”模块，帮助读者快速适应不同应用领域的独特约束，从而更有效地将所学知识迁移到他们具体的工作环境中去。

评分☆☆☆☆☆

初次翻开这本厚厚的书，心里涌起一股期待，希望能从中学到些“独门秘籍”。然而，读完前几章后，我发现它更像是一本扎实的教科书，而非我期望的那种“技巧速成”手册。内容方面，它详尽地阐述了运算放大器的基本工作原理、各种常用配置的数学推导，以及一些经典的电路设计思路。比如，对不同反馈机制下放大器稳定性的分析，那部分讲解得尤为透彻，甚至涉及到了波特图的实际绘制与解读。对于那些刚接触模拟电路设计，或者需要重新夯实理论基础的工程师来说，这本书无疑是一份宝藏。它耐心地将复杂的概念拆解，用清晰的逻辑串联起来，确保读者能够理解“为什么”这样做，而不是仅仅停留在“怎么做”的层面。我特别欣赏它在描述理想运算放大器模型与实际器件特性差异时所花费的篇幅，这种严谨性在很多市面上的应用指南中是比较少见的。虽然，对于那些已经掌握了基础，急需解决特定疑难杂症的资深人士来说，可能会觉得开篇部分略显冗长，但正是这份基础的扎实，为后续更高级的应用打下了坚实的地基。它更像是引路人，引导你一步步走向精通，而非直接把你扔到悬崖边让你自求多福。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和插图给我留下了深刻的印象，尤其是那些电路原理图的绘制质量，简直是业界典范。线条清晰，元件标识规范到连引脚的走向都考虑进去了，这在调试过程中简直是救命稻草。我记得有一次，我遇到了一个关于低频噪声抑制的问题，翻阅了书中的某一个章节——具体是关于如何利用滤波器组来优化输入级噪声耦合的讨论——发现作者不仅提供了理论计算公式，还配上了一张详细的PCB布局示意图，直观地展示了如何通过地线和走线的策略来规避干扰。这种将理论与实践完美结合的展示方式，比那些只有文字堆砌的资料强了太多。遗憾的是，这本书似乎更侧重于“如何搭建一个标准的、教科书式的完美电路”，对于那些在极端温度、高湿度或者老旧设备升级改造中的非标准应用场景的探讨相对较少。我个人更期待看到一些“野路子”或者工程上不得不采取的折衷方案，以及这些方案带来的副作用分析，但这本书更像是一位严谨的学者，专注于展示最佳实践，而非探讨妥协的艺术。

评分☆☆☆☆☆

我花了大量时间研究书中关于电源抑制比（PSRR）和共模抑制比（CMRR）优化的章节。坦率地说，这部分内容极其详尽，几乎涵盖了从输入级差分对的匹配度要求，到外部退耦电容的选择策略，再到电源去耦网络设计的所有细节。书中明确指出，在实际电路中，即使是微小的晶体管参数差异，在极高增益的场合下也会被放大，形成不可忽视的失真。为了解决这个问题，作者提供了一套系统性的设计流程，强调了对被动元件精度的要求。然而，在实际采购和项目预算的考量中，达到书中描述的那种元器件精度往往意味着成本的指数级增长。因此，我一直在寻找书中是否提供了如何在成本敏感型项目中，通过优化拓扑结构或引入特定的补偿电路来近似达到高PSRR/CMRR指标的替代方案。书中对此类工程妥协的论述相对较少，更多的是在设定一个“理想目标值”并指导读者如何趋近它，而不是告诉我们“在预算X元内，最优解在哪里”。这使得这本书更偏向于理论指导，而非面向成本控制的快速工程实现。

评分☆☆☆☆☆

阅读体验上，这本书的语言风格非常学术化，充满了精确的术语和严密的逻辑链条，这对我个人的提升帮助巨大，但也意味着它对读者的门槛设置得不低。如果你是那种期望通过快速浏览标题和图表就能掌握核心要点的读者，这本书可能会让你感到沮丧。它要求你坐下来，拿起笔，跟着作者一起推导每一个公式，理解每一个假设前提。比如，在讨论跨导放大器设计时，作者用了将近二十页的篇幅来论证选择合适偏置电流对增益带宽积的影响，其中穿插了多张关于曲线斜率变化的图示。我发现，这种深度剖析迫使我停下来思考，很多过去似是而非的理解瞬间被厘清。不过，对于那些对电路仿真软件使用经验丰富的同行来说，可能会觉得书中的仿真验证部分略显保守，更多的是基于理论值的分析，缺乏对实际软件（如SPICE模型）中可能出现的收敛性问题或者模型误差的深入讨论。总的来说，这是一本需要耐心啃食的著作，它奖励那些愿意投入时间的学习者。