第9章集成运算放大器.ppt

第 9 章集成运算放大器
集成运算放大器概述
放大电路中的负反馈
信号的运算和处理电路
1 基本运算电路
2 电压比较器
4 RC 正弦波振荡电路
3 有源滤波器
集成运算放大器是一种具有很高放大倍数的多级直接耦合放大电路。是发展最早、应用最广泛的一种模拟集成电路。
集成电路是把整个电路的各个元件以及相互之
间的联接同时制造在一块半导体芯片上, 组成一个不
可分的整体。
集成电路特点:体积小、重量轻、功耗低、可
靠性高、价格低。
集成电路分类
按集成度
按导电类型
按功能
小、中、大和超大规模
双、单极性和两种兼容
数字和模拟
集成运算放大器概述
(一) 集成运算放大器的组成
输入端
输出端
◆特点:
①多级直接耦合放大电路;
②输入级采用差分放大电路,ri 很大;
③中间级采用多级共射电路,Au 很高;
④输出级采用互补对称放大电路或共集放大电
路,ro 很小,带负载能力很强。
输入级
中间级
输出级
偏置电路
反相输入端
同相输入端
输出端
uo
u-
u+
-
ud
+
Ao
-
+
+
◆输入方式:
①反相输入
②同相输入
③差分输入
CF741
8
1
7
2
3
4
5
6
100 dB
2
3
8 7
5 4
6
u-
u+
uo
+UCC
-UEE
CF741 的外部接线和管脚图
图形符号
(二) 集成运算放大器的传输特性
1. 线性区(放大区)
线性区内
由于Ao 很高, uo为有限值, 所以线性区很窄。
(饱和区)
u+ > u-时, uo = + UO(sat)
u+ < u-时, uo = - UO(sat)
UO(sat)=±(12~13)V
略低于正、负电源的电压2~3V
+
_
+
u-
u+
uo
Ao
u+– u–
uo
+Uo(sat)
–Uo(sat)
线性区
理想特性
实际特性
饱和区
O
◆理想运放的主要条件:
(1) 开环放大倍数:Ao→∞
(2) 开环输入电阻:ri→∞
(3) 开环输出电阻:ro→0
(4) 共模抑制比:KCMRR→∞
O
uo
ud
+UOM
-UOM
理想运放的电压传输特性
◆传输特性:
当 u+ >u-时:
uo = + UOM
当 u+<u-时:
uo =-UOM
uo
u-
u+
-
ud
+
∞
-
+
+
△
理想运放的图形符号
(三) 理想集成运算放大器及其分析依据
反馈电路
◆理想运放工作在线性区(需引入深度负反馈)时的分析方法:
uo
-
ud
+
∞
-
+
+
△
(1) ∵ Ao→∞
∴
uo
Ao
ud =
= 0
即
u+ = u-
虚短
i-
(2) ∵ ri→∞
∴
ud
ri
id =
= 0
虚断
(3) ∵ ro→0
∴
uoL= uo
输出电压不受负载的影响
i+ = i- =0
即
i+
◆理想运放工作在饱和区的
特点(不加反馈或正反馈)
(1) 输出只有两种可能, +Uo(sat) 或–Uo(sat)
(2) i+= i– 0,仍存在“虚断”现象
电压传输特性
当 u+> u–时, uo = + Uo(sat)
u+< u–时, uo = – Uo(sat)
不存在“虚短”现象
u+– u–
uo
–Uo(sat)
+Uo(sat)
O
饱和区
反馈的基本概念
放大电路
Ao
反馈电路
F
输入信号
xi
净输入信号
xd
输出信号
xo
xf
反馈信号
比较环节
反馈示意图
开环放大倍数:
Ao =
xo
xd
闭环放大倍数:
Af =
xo
xi
反馈系数:
F =
xf
xo
反馈——将放大电路输出信号(电压或电流)的部分或全部返送到输入端,控制输入信号。
(1) 直流反馈和交流反馈
(一) 反馈的分类及判断
(2) 电压反馈和电流反馈
(3) 串联反馈和并联反馈
(4) 正反馈和负反馈
反馈的判断,需要把四种类别都要说明。