第6章运算放大器案例.ppt

第 6 章 运算放大器 6.1 集成运算放大器简介 6.3 运算放大器负反馈 6.2 模拟运算电路 6.4 信号处理电路 6.5 正弦波振荡器 第 6 章 集成运算放大器 分立电路是由各种单个元件联接起来的电子电路。 集成电路特点：体积小、重量轻、功耗低、可靠性高、价格低。 集成电路分类 集成电路是把整个电路的各个元件以及相互之间的联接同时制造在一块半导体芯片上，组成一个不可分的整体。 按集成度 按导电类型 按功能 小、中、大和超大规模 双、单极性和两种兼容 数字和模拟 　　用于模拟运算、信号处理、信号测量、波形转 换、自动控制等领域。 　　集成运放是具有很高开环电压放大倍数的直接耦合放大器。 　　本章主要讨论分析运算放大器的依据及其在信 号运算、信号处理、波形产生方面的应用，并介绍 放大电路中的负反馈。 输出端 6.1.1 集成运放的组成 输入级 — 差动放大器 输出级 — 射极输出器或互补对称功率放大器 偏置电路 — 由镜像恒流源等电路组成 偏置 电路 输入级 中间级 输出级 输入端 6.1 运算放大器简单介绍 集成电路内部结构的特点 1、电路元件制作在一个芯片上，元件参数偏差方向一致，温度均一性好。 2、电阻元件由硅半导体构成，范围在几十到20千欧，精度低。高阻值电阻用三极管有源元件代替或外接。 3、几十PF以下的小电容用PN结的结电容构成、大电容要外接。 4、二极管一般用三极管的发射结构成。 输入级 中间级 输出级 -UEE +UCC u＋ uo u－ 反相端 同相端 T3 T4 T5 T1 T2 IS 基本原理框图 T3 T4 T5 T1 T2 IS u＋ u－ 反相端 同相端 uo 与uo反相 与uo同相 -UEE +UCC u＋ uo u－ 反相端 同相端 T3 T4 T5 T1 T2 IS 要求： 输入级 尽量减小零点漂移,尽量提高 KCMRR , 输入阻抗 ri尽可能大。 -UEE +UCC u＋ uo u－ 反相端 同相端 T3 T4 T5 T1 T2 IS 输入级 中间级 足够大的电压放大倍数 -UEE +UCC u＋ uo u－ 反相端 同相端 T3 T4 T5 T1 T2 IS 输入级 中间级 输出级 主要提高带负载能力，给出足够的输出电流io ，输出阻抗 ro小。 运算放大器的符号 反相 输入端 uo + – + u– u + 同相 输入端 信号传 输方向 输出端 + – + Auo 理想运放开环电压放大倍数 实际运放开环 电压放大倍数 6.1.2 主要参数 1. 最大输出电压 UOPP 2. 开环电压 Auo 3. 输入失调电压 UIO 4. 输入失调电流 IIO 5. 输入偏置电流 IIB 6. 共模输入电压范围 UICM 理想的运算放大器。理想化的主要条件： 1. 开环电压放大倍数 2. 开环输入电阻 3. 开环输出电阻 4. 共模抑制比 由于实际运算放大器的技术指标接近理想化条件， 6.1.2 理想运算放大器及其分析依据 在分析运算放大器的电路时，一般将它看成是 而用理想运算放大器分析电路可使问题大大简化，因此 后面对运算放大器的分析都是按其理想化条件进行的。 实际运放电压传输特性 6.1.2 理想运算放大器及其分析依据 表示运算放大器输出电压与输入电压之间关系的 曲线称为传输特性。 uo O UO(sat) –UO(sat) Uim –Uim 线性区 正饱和区 负饱和区 若 Auo = 106 ± UO(sat) = ±15 V 则 ±UIM = ±0.015 mV 运放要工作在线性 区必须有负反馈。 uo u+ + – + u– 理想运放电压传输特性 6.1.2 理想运算放大器及其分析依据 uo o UO(sat) –UO(sat) Uim –Uim 线性区 正饱和区 负饱和区 因为理想运放 开环电压放大倍数 所以，当 时， uo 发生跃变 uo u+ + – + u– 6.1.2 理想运算放大器及其分析依据 运放工作在线性区的依据 相当于两输入端之间短路，但又未真正短路，故称 “虚短路” 。 相当于两输入端之间断路，但又未真正断路，故称 “虚断路”。 2. id ? 0 1. u+ ? u– ，而 uo 是有限值， 运放开环输入电阻 id 由于运放 故从式 ，可知 uo u+ + – + u– rid 6.1.2 理想运算放大器及其分析依据 uo + – + u– u + 运放工作在非线性区的依据 2. id ? 0 1. u+ ? u– 由于运放工作在非线性区 rid id