第8章运算放大器及其应用资料.ppt

第一节 集成运算放大器 二、集成运算放大器的组成 集成运算放大器的内部包括四个部分：输入级、输出级、中间级和偏置电路。 集成运算放大器各级的作用 输入级：要求输入电阻高，能够抑制零点漂移和干扰信号。采用差动放大电路，它有同相和反相两个输入端。 中间级：电压放大，要求电压放大倍数高，一般由共射放大电路组成。 输出级：与负载相接，要求其输出电阻低，带负载能力强，一般由互补对称电路或射极输出器组成。 偏置电路的作用：为上述各级电路提供稳定和合适的偏置电流，决定各级的静态工作点。一般由各种恒流源组成。 三、集成运放的图形符号及外形 2．改善非线性失真 图8-10 负反馈对非线性失真的改善 3．拓展通频带 图8-11 负反馈展宽放大器的通频带 4．对输入电阻和输出电阻的影响 1）串联负反馈使输入电阻提高 在图8-12中，当信号源 ui 不变时，引入串联负反馈 uf 后，净输入电压 ud 减小，使输入电流 i i 减小，从而引起输入电阻 r if ( = u i / i i )比无反馈的输入电阻 r i 增加。 2）并联负反馈使输入电阻降低 并联负反馈由于输入电流 i i ( = i d + i f ) 的增加，致使输入电阻 r if ( = u i / i i )减小，如图8-13所示，并联负反馈越深，r if 减小越多。 图8-12 串联负反馈提高输入电阻 提高输入电阻 图8-13 并联负反馈降低输入电阻 3）电压负反馈降低输出电阻，目的是稳定输出电压 从输出端看放大电路，可用戴维南等效电路来等效，如图8-14a。 理想状态下，ro= 0，输出电压为恒压源特性，电压负反馈越深，输出电阻越小，输出电压越稳定。 图8-14a 输出端等效图 图8-14b 负反馈放大电路输出端等效图 4）电流负反馈提高输出电阻，目的是稳定输出电流 从输出端看，放大电路可等效为电流源与电阻并联。 理想状态下， ro= ∞，输出电流为恒流源特性。电流负反馈越深，输出电阻越大，输出电流越稳定。 一、运放的线性应用 1．信号运算电路 （1）反相比例运算 第三节 运算放大器的应用 图8-15为反相比例运算电路。在实际电路中，为了保证运放的两个输入端处于平衡状态，应使R2=R1// Rf 。 据“虚断”的概念，i＋ = 0，所以 u＋= 0 。 据“虚短”的概念，u＋= u - ，所以 u -= 0 （8-6） “虚地”：反相输入端的电位等于零，但不接“地”，这种现象称为“虚地”。“虚地”是反相运算放大电路的一个重要特点。 i－=0 （8-7） 图8-15 反向比例运算 则 i1 = if ＋ － ＋ R 1 R 2 R f ＋ ＋ － － u i u o i 1 i f i + i － u u － + 闭环电压放大倍数为 式中，负号代表输出与输入反相，输出与输入的比例由Rf 与R1的比值来决定，而与集成运放内部各项参数无关，说明电路引入了深度负反馈，保证了比例运算的精度和稳定性。从反馈组态来看，属于电压并联负反馈。 （8- 8） 反相器：Rf = R1 uo= - ui ，Auf = - 1 电路如图8-15所示，已知R1=2kΩ, ui=2V，试求下列情况时的Rf及R2的阻值。 ① uo=－6V；② 电源电压为±15V，输出电压达到极限值。 由式（8-7）得， ，平衡电阻R2= R1// Rf ① kΩ=6kΩ R2= R1// Rf =2kΩ//6kΩ=1.5kΩ 设饱和电压为±13V，则 kΩ=13 kΩ，R2≈1.73kΩ。 当Rf≥13kΩ，输出电压饱和。 例8-2 解 （2）同相比例运算 由 u－= u＋ 及 i＋= i-= 0，可得 u＋= ui ，i1 = if （8-9） 图8-16a 同相比例运算电路 闭环电压放大倍数 (8-10) 图8-16b 同相比例运算电路 对图8-16b，注意运用式（8- 9）。即 Rf = 0 或 R1 = ∞ 时，Auf = 1，如图8-17所示。 图8-17 电压跟随器 图8-16a 同相比例运算电路 电压跟随器 * * 第八章 运算