运算放大器的参数选择Word格式.docx

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在常温（25℃）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±

（0.2~15）mV。

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（25℃）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

IIB=（IIB-＋IIB+）

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IIO

输入失调电流可表示为

IIO=︱IIB-－IIB+∣

在双极晶体管输入级运算放大器中，IIO约为（0.2~0.1）IIB-或（0.2~0.1）IIB+。

当IIO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RID

在一般应用电路中，输入阻抗是指差模输入电阻RID。

它一般为100KΩ~1MΩ，高输入阻抗运算放大器的差模输入电阻可达1013Ω。

8.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－峰电压

输出峰－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－峰电压。

例如uA741在±

15V电源电压下工作时，其输出峰－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

运算放大器在保持输出峰－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10~20mA。

11.开环输出电阻ROS

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

-Vo＝

2.减法器

Vo＝

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

3.微分器

4.积分器

5.线性整流电路

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

在线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=︱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︱，由于RF1=2RI1，后级组成闭环增益为2的反相比例放大器，所以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

开环运算放大器就是最基本的比较器。

由于开环增益Avd很大，只要VI+>

VI-，输出电压就为正输出极限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。

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，对于已知给定电压，便可以改变被检测的输入电压值。

8.复合PI调节器

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。

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

一般增益系数不宜太大，|Kc|<

100~200，当需要增益很高时，可采用多级串联方式

反馈电阻：

3K<

Rf<

200K

输入电阻：

Rr=Rf/Kc

倘若考虑与前级匹配选取较大的Rr，且需要的增益|Kc|亦较大，造成反馈电阻Rf超过2000K选用改进型反相放大器

10.改进型反相放大器

Rf=Rf1{2+Rf1/（RrRf2）}

Kc=-Rf1{2/Rr+Rf1/（RrRf2）}

只要2Rf1满足上述范围（3~200K），并适当选取Rf2，仍可使等效反馈电阻Rf较大。

11.直流同相放大器

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。

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

12.PI（比例—积分）调节器

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—积分）调节器

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—微分）调节器（常用作超前补偿）

15.同相型PD（比例—微分）调节器（常用作超前补偿）

16.主回路晶闸管容量的选择

主回路电动组采用三相全波星性连接调压电路，而制动组采用半控桥式整流电路。

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。

1）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—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ɑ，而且与负载阻抗角ϕ有关。

同时控制角ɑ不能小于负载阻抗角ϕ，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ϕ和功率因数也随之改变，即cosϕ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—电感负载，分析过程更加复杂。

因为在控制角ɑ大于阻抗角ϕ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ɑ等于阻抗角ϕ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电压变化率的阻容吸收回路中。

因此引起电压波形有缺口与电流波形有振荡现象。

这种现象必然产生谐波电流。

）

根据式（4-6），流过晶闸管的负载电流有效值为：

IKZ=2I0I

式中，I0=U1/Z。

U1=220V，关键是求出全速度范围内Z的变化范围，从而求出最大负载电流有效值。

根据式（4-5）计算机求解过程的分析，电机转速在0~1380r/min之间变化时，可求出转差率S变化范围为1~0.06，负载阻抗角ϕ变化范围为49.18°

~6.46°

，功率因数cosϕ变化范围为0.64~0.99，电机每相阻抗值Z变化范围为1.40~10.35Ω。

因此I0变化范围为157~21A。

对应全导通时，I为0.5，由此可见，无论在启动瞬间、加速、满速、减速运行过程，流过晶闸管最大负载电流的有效值为157A。

此时对应全导通状态，负载电流为连续正弦波，流过每个晶闸管的电流为正弦半波，其电流有效值为负载电流有效值的0.707。

因此流过晶闸管最大电流有效值为

IMAX﹦157×

0.707﹦111（A）

对于正弦半波的电流波形，电流有效值和平均值的比值为1.57，那么晶闸管的通态平均电流最大值为

ITMAX﹦﹦﹦71（A）

由于晶闸管过载能力较差，选择容量时应留有一定的安全裕量，因此选择通态平均电流为100A的晶闸管是合理的，其过载能力达1.4倍。

晶闸管额定电压UTN应根据它实际承受的最大峰值电压UM乘上（2~3）倍的安全裕量来确定。

UTN﹦（2~3）UM﹦（2~3）×

220﹦622~933（V）

因此选用晶闸管额定电压为1200V，过载安全系数为3.86。

2）制动组晶闸管容量的选择

制动组采用单相半控桥式整流电路，制动绕组参数如下：

每相定子电阻r1=1.44Ω；

每相转子等效电阻r’1=1.297Ω；

每相短路电抗xk=4.738Ω。

它与电动绕组分析相似，差转率S变化范围为1~0.06，电机每相阻抗值Z变化范围为5.47~23.5。

在晶闸管全导通状态下，最大负载电流有效值为

I0﹦﹦﹦70~16（A）

晶闸管电流为正弦半波，其有效值和平均值的比值为1.11，则负载电流平均值为63~14A。

对应整流用晶闸管的通态电流最大值为31.5A。

选用通态平均电流为100A的晶闸管具有3倍以上的过载能力。

晶闸管承受最大峰值电压为

UM﹦×

380﹦537（V）

选用晶闸管额定电压为1200V，过载安全系数为2.23。

3）选用变频器容量的原则：

变频器的功率=1.3×

曳引机功率

4）

17.