16集成运算放大器.ppt

第16章集成运算放大器
集成运算放大器的简单介绍
运算放大器在信号运算方面的应用
运算放大器在波形产生方面的应用
运算放大器在信号处理方面的应用
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16章集成运算放大器
集成运算放大器的简单介绍
集成运算放大器的特点
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。
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
–

+UCC
–UEE
uo
u–
u+
电路的简单说明
输入级
中间级
输出级
同相
输入端
输出端
反相
输入端
输入级:输入电阻高,能减小零点漂移和抑制干扰信号,都采用带恒流源的差放。
中间级:要求电压放大倍数高。常采用带恒流源的共发射极放大电路构成。
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。
在制造工艺上,运放中很难制造电感、电容元件,所以需要时一般都采取外接的方法。制造电阻比较容易,而制造晶体管却最容易。
运放举例:LM741
LM741
1 2 3 4
8 7 6 5
∞
741
7
6
1
4
3
2
5
8
2—反相输入端
出于集成化的原因及放大缓变信号和直流信号的需要,运放各级之间均采用直接耦合的方式。
6—输出端
3—同相输入端
4—正电源端
7—负电源端
8—闲置端(NC)
1、5—接调零电位器
集成运放的外型封装结构
集成运放常见的封装方式是金属封装和双列直插式塑料封装,如上图所示,金属壳封装有8、10、12管脚等种类,双列直插式有8、10、12、14、16管脚等种类。
金属封装器件以管键为辨认标志,由器件顶上向下看,管键朝向自己,管键右方第一根引线为引脚1。双列直插式以缺口为辨认标记,由器件顶上向下看,标记朝向自己,标记右方第一根引线为引脚1,然后逆时针围绕器件,依次数出其余引脚数。
主要参数
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
二、运放特点
㈠实际运放特点
开环电压放大倍数高(104-107);
输入电阻高(约几百KΩ);
输出电阻低(约几百Ω);
漂移小、可靠性高、体积小、
重量轻、价格低。
3)开环输出电阻 ro→0
2)差模输入电阻 rid→∞
4)共模抑制比 KCMRR→∞
㈡理想运放及其分析依据
理想化条件:
1)开环电压放大倍数 Auo→∞
∞
+
+
-
u-
u+
uo
理想运放
电路模型
理想运算放大器及其分析依据
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
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