第9章集成运算放大器.ppt

第9章集成运算放大器
集成运算放大器的组成
集成运算放大器的符号和型号
集成运算放大器的主要参数
集成运算放大器组成的各种运算电路
集成运算放大器分类
集成运算放大器在有源滤波电路中的应用
比较器
集成运算放大器在波形产生电路中的应用
1. 了解集成运放的基本组成及主要参数的意义。
2. 理解运算放大器的电压传输特性,理解理想
运算放大器并掌握其基本分析方法。
3. 理解用集成运放组成的比例、加减、微分和
积分运算电路的工作原理,了解有源滤波器
的工作原理。
4. 理解电压比较器的工作原理和应用。
本章要求
第9章集成运算放大器
集成电路:它是用一定的生产工艺把晶体管、场效应管、二极管、电阻、电容、以及它们之间的连线所组成的整个电路集成在一块半导体基片上,封装在一个管壳内,构成一个完整的、具有一定功能的器件,也称为固体器件
优点:工作稳定、使用方便、体积小、重量轻、功耗小,实现了元件、电路和系统的三结合
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输入级:输入电阻高,能减小零点漂移和抑制干扰信号,都采用差分放放大电路。
中间级:要求电压放大倍数高。常采用共发射极放大电路。
输出级:与负载相接,要求输出电阻低,带负载能力强,一般由互补对称电路或射极输出器构成。
偏置电路:为各级电路提供稳定和合适的偏置电流。
中间级
输入级
输出级
偏置电路
集成运算放大器的组成
集成运算放大器的特点
特点:高增益、高可靠性、低成本、小尺寸
Auo 高: 80dB~140dB
rid 高: 105 ~ 1011
ro 低: 几十~ 几百
KCMR高: 70dB~130dB
集成运放的符号:
uo
+
+
Auo
u+
u–
。
。
。
+UCC
–UEE
–

1. 最大输出电压 UOPP
能使输出和输入保持不失真关系的最大输出电压。
2. 开环差模电压增益 Auo
运放没有接反馈电路时的差模电压放大倍数。 Auo愈高,所构成的运算电路越稳定,运算精度也越高。
6. 共模输入电压范围 UICM
运放所能承受的共模输入电压最大值。超出此值,运放的共模抑制性能下降,甚至造成器件损坏。
愈小愈好
3. 输入失调电压 UIO
4. 输入失调电流 IIO
5. 输入偏置电流 IIB
集成运算放大器的主要参数
1. 理想运算放大器
Auo , rid ,
ro 0 , KCMR
2. 电压传输特性 uo= f (ui)
线性区:
uo = Auo(u+– u–)
非线性区:
u+> u–时, uo = +Uo(sat)
u+< u–时, uo = – Uo(sat)
+Uo(sat)
u+– u–
uo
–Uo(sat)
线性区
理想特性
实际特性
uo
+
+

u+
u–
+UCC
–UEE
–

饱和区
O
集成运算放大器组成的各种运算电路
3. 理想运放工作在线性区的特点
因为 uo = Auo(u+– u–)
所以(1) 差模输入电压约等于 0
即 u+= u–,称“虚短”
(2) 输入电流约等于 0
即 i+= i– 0 ,称“虚断”
电压传输特性
Auo越大,运放的
线性范围越小,必
须加负反馈才能使
其工作于线性区。
+
+
∞
uo
u–
u+
i+
i–
–

u+– u–
uo
线性区
–Uo(sat)
+Uo(sat)
O
4. 理想运放工作在饱和区的特点
(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
运算放大器在信号运算方面的运用
集成运算放大器与外部电阻、电容、半导体器件等构成闭环电路后,能对各种模拟信号进行比例、加法、减法、微分、积分、对数、反对数、乘法和除法等运算。
运算放大器工作在线性区时,通常要引入深度负反馈。所以,它的输出电压和输入电压的关系基本决定于反馈电路和输入电路的结构和参数,而与运算放大器本身的参数关系不大。改变输入电路和反馈电路的结构形式,就可以实现不同的运算。