第九章电工电子课件解读.ppt

第9章 集成运算放大器  【学习目标】 1）了解集成运算放大器的基本知识； 2）集成运放工作在线性区和非线性区的特点； 3）掌握运放的基本运算电路； 4）掌握电压比较器的基本知识； 5）掌握、和石英晶体振荡器的电路组成、工作原理和性能特点。 【能力目标】 1）能分析基本运算电路； 2）能分析正弦波震荡电路。 9.1 集成运算放大器简介 所谓集成电路，就是把整个电路的各元器件以及相互之间的连接同时制作在一块半导体芯片上，组成一个不可分割的整体。 2. 集成运算放大器的主要参数 集成运算放大器性能的好坏常用一些参数表征。这些参数是选用集成运算放大器的主要依据。下面介绍集成运算放大器的一些主要参数。 1) 最大输出电压UOPP 能使输出电压和输出电流保持不失真关系的最大输出电压称为集成运算放大器的最大输出电压。 2）开环电压放大倍数AUO 在没有外接反馈电路时所测出的差模电压放大倍数，即为开环电压放大倍数。 3）输入失调电压UIO 在一般情况下，当输入信号为零时，输出UO≠0，应在输入端加上相应的补偿电压使其输出电压为零，该补偿电压称为输入失调电压UIO。 4） 输入失调电流IIO 当输入信号为零时，输入级两个差分端的静态电流之差称为输入失调电流IIO 。 5） 开环差模输入电阻ri和输出电阻r0 运放组件两个输入端之间的电阻 ，叫做差模输入电阻。这是一个动态电阻。 r0 是集成运放开环工作时，从输出端向里看进去的等效电阻。 6） 共模抑制比KCMR 差模电压放大倍数与共模电压放大倍数的比值， 7） 最大共模输入电压UICM UICM是指集成运算放大器在线性工作范围内所能承受的最大共模输入电压。 3. 集成运算放大器的基本分析方法 集成运算放大器可以工作在线性区域，也可以工作在非线性区域。 为了使集成运算放大器工作在线性区域，通常把外部电阻、电容、半导体器件等跨接在集成运算反复大器的输出端，与反相输入端之间构成闭环工作状态，限制其电压放大倍数。 工作在线性区域的理想集成运算放大器有两个重要结论： 1）集成运算放大器同相输入端和反相输入端的电位相等（虚短）即。 2）集成运算放大器同相输入端和反相输入端输入电流等于零（虚断）。 9.2 基本运算电路 1.反相比例运算电路 如图所示，输入信号经输入外接电阻送到反相输入端，而同相输入端通过电阻接地。反馈电阻跨接在输出端和反相输入端之间，形成电压并联负反馈。 根据：i+≈ i－≈ 0，u+≈ u－ ≈0得 ii = if + i－≈ if； 所以， 即：因此，闭环（引入反馈后的）电压放大倍数为： 可见，u0与ui成正比，负号表示u0与ui相位相反，故称为反相比例运算电路。 根据集成运算放大器工作在线性区域时的两条依据，可得 ii = if + i－≈ if 。由图可列出： 。解得： 。闭环电压放大倍数为： 。 3.加减运算电路 （1） 加法运算电路 在反相比例运算电路的输入端增加若干输入电路，如图所示，则构成反相加法运算电路。 （2） 减法运算电路 如果两个输入端都有信号输入，则为差分输入。差分运算在测量和控制系统中应用很多，其放大电路如图所示。 4.微分电路 【微分运算电路图】 依据u+≈ u－ ≈0，可得：iR=UC，所以： 即： 可见u0与ui的微分成比例，因此称为微分运算电路。 5. 积分电路 【积分运算电路图】 由电路可得： 可见u0与ui的积分成比例，因此称为积分运算电路。 9.3 电压比较器 1.过零电压比较器 参考电压为零的比较器称为过零比较器（亦称为零电平比较器），如图所示。 2.单限电压比较器 将过零比较器中的同相输入端外接一参考电压UR，就构成了单限比较器，如图a所示；比较器的输出特性如图b所示 ： 3.滞回电压比较器 滞回电压比较器也叫迟滞电压比较器，如图a所示。它是从输出端引出一个反馈电阻到同相输入端，形成正反馈，这样使作