电工电子技术 第三版 叶淬dg8.ppt

电工电子技术 首 页 了解集成运算放大器的一般概况；熟悉集成运算放大器的基本类型及其应用；掌握集成运算放大器的理想化条件，并能运用理想化条件对集成运放电路进行分析；理解运放的基本结构、组成、符号及主要参数，了解其常用的非线性应用。 学习目的与要求 8.1 集成运算放大器 在半导体制造工艺的基础上，把整个电路中的元器件 制作在一块硅基片上，构成特定功能的电子电路，称为 集成电路(英文简称IC)。集成电路的体积很小，但性能 却很好。自1959年世界上第一块集成电路问世至今，只 不过才经历了四十来年时间，但它已深入到工农业、日 常生活及科技领域的相当多产品中。例如在导弹、卫星、 战车、舰船、飞机等军事装备中；在数控机床、仪器仪 表等工业设备中；在通信技术和计算机中；在音响、电 视、录象、洗衣机、电冰箱、空调等家用电器中都采用 了集成电路。 集成电路的技术发展将直接促进整机的小型化、高性 能化、多功能化和高可靠性。毫不夸张地说，集成电路 是工业的“食粮”和“原油”。 1. 集成运算放大器概述 集成运算放大器简称运放，是一种多端集成电路。集成运放是一种价格低廉、用途广泛的电子器件。早期，运放主要用来完成模拟信号的求和、微分和积分等运算，故称为运算放大器。现在，运放的应用已远远超过运算的范围。它在通信、控制和测量等设备中得到广泛应用。 常见集成电路的封装形式 圆壳式 双列 直插式 扁平式 单列 直插式 直插式 单列 扁平式 差分 输入级 中间放大级 输出级 ui + _ u0 集成运放的型号和种类很多，内部电路也各有差异，但它们的基本组成部分相同，如下图所示： 运放的输入级。利用差分电路的对称特性可提高整个电路的共模抑制比和电路性能。 中间级的主要作用是提高电压增益。一般由多级放大电路组成。 输出级常用电压跟随器或互补电压跟随器组成，以降低输出电阻，提高带负载能力。 集成运放内部主要有上述三个部分，其外部还常接有偏置电路，以便向各级提供合适的工作电流。 图示为常用μA741集成运放芯片产品实物图 μA741集成运放的8个管脚排列图如下： μA741 1 2 4 3 8 7 6 5 调零端 反相输入端 同相输入端 负电源端 调零端 输出端 正电源端 空脚 反相输入端 μA741集成运放图形符号 ∞ ＋ ＋ － U0 U+ U- μA741集成运放外部接线图 同相输入端 －12V ＋12V 输出端子 调零电位器 管脚1和5分别与调零电位器的两个固定端相连 调零电位器的可调端与管脚4相连 ∞ ＋ － 6 5 1 3 7 2 4 ＋ (1)开环电压放大倍数Au0 其数值很高，一般约为104~107。该值反映了输出电压U0与输入电压U＋和U－之间的关系。 (2)差模输入电阻ri 运放的差动输入电阻很高，一般在几十千欧至几十兆欧。 (3)闭环输出电阻r0 由于运放总是工作在深度负反馈条件下，因此其闭环输出电阻很低，约在几十欧至几百欧之间。 指运放两个输入端能承受的最大共模信号电压。超出这个 电压时，运放的输入级将不能正常工作或共模抑制比下降， 甚至造成器件损坏。 (4)最大共模输入电压Uicmax 2. 集成运放的主要技术指标 为简化分析过程，同时又能满足实际工程的需要，常把集成运放理想化，集成运放的理想化参数为： ①开环电压放大倍数Au0=∞ ②差模输入电阻ri=∞ ③输出电阻r0=0 ④共模抑制比KCMR=∞ 3. 理想集成运放及其传输特性 集成运放的电压传输特性 理想特性 ＋U0M ui(mV) 0 u0(V) 线性区 实际特性 －U0M 根据集成运放的实际特性和理想特性，可分别画出其相应的电压传输特性。 集成运放工作在线性区时输出电压与输入电压之间的关系 饱和区 可以看出，当集成运放工作在线性区(+U0M ~－U0M)时，其实际特性与理想特性非常接近；由于集成运放的电压放大倍数相当高，即使输入电压很小，也足以让运放工作在饱和状态，使输出电压保持稳定。 集成运放工作在线性区的特点 由 可知，理想运放工作在线性区时，输 出电压U0与输入电压Ui之间是线性放大关系。 因Au0=∞，所以可导出 运放工作在线性区差模输入电压等于零，说明 ， 即理想运放的两个输入端电位相等。 两点等电位相当于短路。理想运放的两个输入端并没有真正短接，但却具有短接的现象称为“虚短”。 又由于理想运放的差模输入电阻ri=∞，所以可近似地认为两个输入端均无电流流入。这种现象称为“虚断”。 “虚短”和“虚断”是运放工作在线性区的两个重要结论。 集成运放由哪几部分组成？各部分