第10讲集成运算放大器及其线性应用-浙江广厦建设职业技术学院.ppt

集成运算放大器及其线性应用 * 制作：浙江广厦建设职业技术学院 信息与控制工程学院  一、集成运放的结构 （1）采用四级以上的多级放大器，输入级和第二级一般采用差动放大器。 （2）输入级常采用复合三极管或场效应管，以减小输入电流，增加输入电阻。 （3）输出级采用互补对称式射极跟随器，以进行功率放大，提高带负载的能力。 -UEE +UCC E RC T1 RC T2 T5 T6 RC3 RE2 RC4 RE3 T7 T9 T8 RE4 RE5 T11 T10 RL 第4级：互补对称射极跟随器 差动放大器 第2级 第1级：差动放大器 第3级：单管放大器 – + 集成运放内部结构（举例） 极 性 判 断 ri 大:几百千欧至几兆欧 运放的特点： KCMRR 很大 ro 小：几十 ? 几百? A o 很大: 104 ? 107 理想运放： ri ? ? KCMMRR ? ? ro ? 0 Ao ? ? 运放符号： ＋ － u－ u+ uo － ＋ ＋ u－ u+ uo ? Ao 国际符号 国内符号 1、开环差模电压放大倍数Aod 无外加反馈回路的差模放大倍数。一般在105 ? 107之间。理想运放的Aod为?。 2、共模抑制比KCMMR 常用分贝作单位，一般100dB以上。 3、差模输入电阻rid ri1M?, 有的可达100M?以上。 4、输出电阻ro ro =几?-几十?。 二、 集成运放的性能指标 5、最大共模输入电压UIcmax 6、最大差模输入电压UIdmax 7、-3dB带宽fH 运放是直流放大器， 也可放大低频信号，不适用于高频信号。 还有其他一些反映运放对称性、零漂等的参数。不再一一介绍。 ui uo +UOM -UOM ? Ao越大，运放的线性范围越小，必须在输出与输入之间加负反馈才能使其扩大输入信号的线性范围。 例：若UOM=12V，Ao=106， 则|ui|12?V时，运放 处于线性区。 线性放大区 三、 集成运放应用基础 要集成运放工作在线性区,必须在集成运放外部电路引入负反馈 ui uo _ + ? + Ao u- u+ 理想运放的条件 虚短路 放大倍数与负载无关。分析多个运放级联组合的线性电路时可以分别对每个运放进行。 虚开路 运放工作在线性区的特点 1、理想运放的条件及其工作在线性区的特点 2、分析运放组成的线性电路的出发点 虚短路 虚开路 放大倍数与负载无关， 可以分开分析。 U- uo _ + ? + ? U+ Ii 信号的放大、运算 有源滤波电路 运放线性应用 1、 比例运算电路 作用：将信号按比例放大。 类型：同相比例放大和反相比例放大。 方法：引入深度电压并联负反馈或电压串联负反馈。这样输出电压与运放的开环放大倍数无关，与输入电压和反馈系数有关。 四、 信号的运算电路 i1= i2 uo _ + ? + ? R2 R1 RP ui i1 i2 1). 放大倍数 虚短路 虚开路 a、反相比例运算电路 结构特点：负反馈引到反相输入端，信号从反相端输入。 虚开路 若R2=R1，则Au=-1 UO = Ui，称为反相器 2). 电路的输入电阻 ri=R1 平衡电阻，使输入端对地的静态电阻相等，保证静态时输入级的对称性。 RP =R1 // R2 uo _ + ? + ? R2 R1 RP ui i1 i2 为保证一定的输入电阻，当放大倍数大时，需增大R2，而大电阻的精度差，因此，在放大倍数较大时，该电路结构不再适用。 4). 共模电压 电位为0，虚地 输入电阻小、共模电压为 0 以及“虚地”是反相输入的特点。 _ + ? + ? R2 R1 RP ui i1 i2 3). 反馈方式 电压并联负反馈 输出电阻很小！ 反相比例电路的特点： 1. 共模输入电压为0，因此对运放的共模抑制比要求低。 2. 由于电压负反馈的作用，输出电阻小，可认为是0，因此带负载能力强。 3. 由于并联负反馈的作用，输入电阻小，因此对输入电流有一定的要求。 4. U-=U+=0，反相比例运算电路存在虚地。 b、同相比例运算电路 _ + ? + ? R2 R1 RP ui uo u-= u+= ui 反馈方式：电压串联负反馈。输入电阻高。 虚短路 虚开路 结构特点：负反馈引到反相输入端，信号从同相端输入。 虚开路 同相比例电路的特点： 3. 共模输入电压为ui，因此对运放的共模抑制比要求高。 1. 由于电压负反馈的作用，输出电阻小，可认为是0，因此带负载能力强。 2. 由于串联负反馈的作用，输入电阻大。 讨论题1： 把同相比例运算电路当作第一级，把反相比例运算电路作为第二级，组成两级放大电路，试分析uo与ui的关系。 2、 加减运算电路 作用：将若干个输入信号