第9章 集成运算放大器.ppt

第九章集成运算放大器
集成运算放大器的简介
运算放大器的基本运算电路
运算放大器组成的波形产生电路
使用运算放大器应注意的几个问题
运算放大器组成的信号处理电路
集成运算放大器的简介
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+
集成运算放大器的组成
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。
集成运算放大器的主要参数
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
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)
u+– u–
uo
+Uo(sat)
–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+– 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
运算放大器的基本运算电路
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。
比例运算
1. 反相比例运算
(1)电路组成
以后如不加说明,输入、输出的另一端均为地()。
(2)电压放大倍数
因虚短, 所以u–=u+= 0,
称反相输入端“虚地”—反相输入的重要特点
因虚断,i+= i–= 0 ,
if
i1
i–
i+
uo
RF
ui
R2
R1
+
+
–
–
+
+

–

所以 i1  if
因要求静态时u+、 u–对地电阻相同,所以平衡电阻 R2 = R1 // RF
动画
比例运算
1. 反相比例运算
电压放大倍数
uo
RF
ui
R2
R1
+
+
–
–
+
+

–

-
-
反馈电路直接从输
出端引