（精）第四章集成运算放大器.ppt

第四章 集成运算放大电路 本章提要 集成运算放大器基本内部组成可分为输入级、中间级、输出级和偏置电路四个基本组成部分。 1．输入级 采用差分放大电路构成。具有对称性好、输入电阻高、可以有效减小零点漂移、抑制干扰信号等优点，因此可以有效放大有用信号。 2．中间级 为整个电路提供足够大的电压放大倍数。一般采用共射级放大电路，集电极电阻用晶体管恒流源代替，恒流源的动态电阻很大，可以获得较高的电压放大倍数。 3．输出级 输出级与负载连接，主要作用是提供足够的输出功率（即足够大的电流和电压）以满足负载的需要。要求其输出电阻低，带负载能力强。一般由射级输出器或互补对称电路构成。 4．偏置电路 为整个电路提供稳定的和合适的偏置电流。偏置电路是由各种恒流源电路组成。还有过载保护电路，可以防止输出电流过大时将运放烧坏。 1. 开环电压放大倍数（开环电压增益）Aod 在输出端开路，无外接反馈电路时，两个输入端加电压输入信号，此时测出的差模电压放大倍数，称为开环差模电压放大倍数，简称开环电压放大倍数，一般用分贝表示。 Aod 越高，所构成的运算电路越稳定，运算精度也越高。 2. 开环差模输入电阻rid 它指的是集成运放加入差模信号时的开环等效输入电阻，表征了输入级从信号源取用电流的大小，其值越大越好。 3. 开环输出电阻ro 它指的是没有外接反馈电路时，输出级的输出电阻。表征了集成运放带负载的能力，其阻值越小越好。 4. 输入失调电压uio 理想的集成运放，当输入信号为零时，一般输出电压也为零，但是实际的集成运放中，当输入电压为零时，输出电压不等于零，为使输出电压为零，须在输入端加补偿电压，该补偿电压就称为输入失调电压。它表征了输入级差分对管（或）不对称的程度，一般在毫伏级。 5. 最大输出电压UOM 能使输出电压和输入电压保持不失真关系的最大输出电压， 6. 共模抑制比KCMRR 它表示集成运放的差模放大倍数和共模电压放大倍数之比的绝对值，即： KCMRR 越大，说明运算放大器抑制共模信号的性能越好。 集成运算放大器具有开环电压放大倍数高、输入电阻高、输出电阻低、零点漂移小、可靠性高、体积小等主要特点。 如果集成运放工作在线性区，分析由它组成的电路时，有两条重要而普遍适用的结论： （1）“虚短” 集成运放两个输入端的电压近似相等，即 u+≈ u- 。 如果集成运放反相端有信号输入时，同相输入端接“地”，由“虚短”现象可知，反相输入端的电位接近“地”电位，即反相输入端是一个不接“地”的“地”电位，通常称为“虚地” 。 （2）“虚断” 流进集成运放两个输入端的电流近似等于零，即 i+＝i-≈0 。 由于集成运放开环差模输入电阻很高（理想时∞），输入回路相当于断路，故从两个输入端流入的电流可以忽略不计，如同这两端被断开一样，但实际并不是真的断开，这种现象称为“虚断”。 理想的集成运放无论工作在线性区还是非线性区，“虚断”现象总是存在的。 （1） （2）集成运放两个输入端电压u+与 u－不一定相等，即“虚短”的结论不一定成立。 （3）集成运放输入电流仍等于零。尽管两个输入端电压不等，但因为理想运放，因此仍可认为此时的输入电流等于零，即“虚断”现象仍然存在。 一、电压比较电路 电压比较电路的基本功能是对输入模拟电压进行比较和鉴别,根据输入模拟电压是大于还是小于给定的参考电压来决定电路的输出状态,也可以由比较电路的输出状态来判断输入电压的大小，故称为电压比较器。 构成比较器的集成运放一般接成开环或正反馈状态，使其工作于非线性区。 二、施密特比较器 是正弦波的周期，且 例4-9 电路如图所示，输入电压为正弦波，电路的时间常数τ ，试画出 和 的波形。 解；反相输入端的参考电压为零，而同相输入端接输入电压 ， 此时的电路为一同相输入过零比较器。若输入电压 为正弦波，则同相输入过零比较电路的输出电压 为矩形波，并且其极性与输入电压 相同。 第四章 集成运算放大电路第三节 信号处理电路 集成运算的输出端接 积分电路，由 积分电路对输出电压 电路的时间常数很大， 接近三角波。 进行积分，由于 电容的充放电的时间很长，所以 经积分后的输出电压 第四章 集成运算放大电路第三节 信号处理电路 2. 任意电平比较器 当参考电压 时，则为任意电平比较电路。 电路的输出状态在门限电压 处发生转换，当 ，反相输入端接入输入电压 ，输出端通过限流电阻R接在特性相同的的稳压管VS1和VS2上。这种任意电平比较电路输出电压的幅度被稳压管限制，同时可以稳定输出电压。 在同相输入端加上参考电压 ；当 时，则 。其中 为稳压对管的稳定输出电压。 稍大于 时，则有 稍小于 第四章 集