第7章 集成运放的应用.ppt

7. 1 集成运放应用基础
第七章集成运算放大器的应用
7. 4 电压比较器
7. 3 有源滤波电路
7. 2 运算电路
概述
电子系统的组成
传感器
隔离、
滤波、
放大
运算、
转换、
比较
功率放大
A/D转换
集成运放应用基础
集成运放低频等效电路
在电路中,我们将集成运放作为一个完整的独立器件对待,分析时用其等效电路来代替。由于集成运放工作在频率不高的场合,所以我们只讨论低频工作时的电路。
所谓低频: 是指组成集成运放的晶体管的工作频率远低于晶体管的特征频率 fT,一般为几百HZ至几十KHZ 。等效电路见图1。
Uid
rid
AodUid
U0
r0
图1 简化等效电路
在图中,只画出它的输入端和输出端,其它的管脚不用画出,这样并不影响对电路的分析。图中画“+”端称为同相端,画“-”端称为反相端,说明这两端与输出端的相位关系是同相还是反相。符号图上的 U+ ,U- 就是这个含义。
由于实际集成运放的参数与以上的条件比较接近,在分
析问题时,用理想集成运放来代替实际的集成运放,带来的
误差,在电子工程上是允许的。在今后的集成运放电路分析中,凡未特别说明的,均应按理想集成运放来对待。
∞
U0
U-
U+
Ui
图2 集成运放电路符号
理想集成运算放大电路
理想运放是人为设定的,它应满足以下的条件:
⑴开环电压放大倍数: Aud = ∞;
⑵输入电阻: rid = ∞; ric = ∞;
⑶输入偏置电流: IB1 = IB2 = 0;
⑷失调电压: UIO ≈ 0;
失调电流: IIO ≈ 0;
输入电压温漂:
输入电流温漂:
⑸共模抑制比: CMRR = ∞;
⑹输出电阻: rod = 0 ;
⑺-3dB带宽: f h = ∞;
⑻无干扰,噪声影响。
集成运放的线性工作区
线性工作区:指输出电压 U 0 与输入电压 Ui 成正比时,输
入信号电压的取值范围。记作:U imin~ U imax 。
在线性工作区,集成运放满足以下的放大关系:
U+ —代表组件同相输入端电位;
U- —代表组件反相输入端电位;
∞
U0
U-
U+
Ui
图2 集成运放电路符号
※ U+ - 和 U- + 表示的都是集成运放的差模输入电压,但是两者的方向相反。
为今后讨论问题方便,我们作以下规定:
U+- = U+-U-
U-+ = U- -U+
集成运放的开环放大倍数很大,而输出电压受外加电源电压的限制必为有限值故其输入信号电压的变化范围极小。
例如:设U0 = ±10 V,Aud = ,问输入信号电压Ui的范围
为多少?
解:
可见,输入信号电压范围变化很小,当大于±,输出电压将进入非线性区而无法工作,失去放大作用。
那么,输入信号的变化范围有多大呢?
为了扩展集成运放线性区的工作范围,必须通过外围元件引入负反馈,这是集成运放在线性区工作的共同点。对上述的例子引入负反馈后,输入信号电压的变化范围又是多大呢?
如图所示,引入负反馈电阻 Rf,测得闭环电压放大倍数 Auf = 100 ,开环电压放大倍数为Aud = =100000。
⑴引入负反馈,扩展线性区范围
得:
利用负反馈扩展线性工作区图解
显然,引入负反馈扩展了差模输入信号电压范围,看一下
下面的U0---Ui曲线就更清楚了。
闭环线性区范围
开环线性区范围

-0. 1
100
-100
10
-10
Ui
(mV)
(V)
U0