电工与电子技术单元8负反馈放大电路和集成运算放.ppt

电工与电子技术 单元8 负反馈放大电路和集成运算放大器 【知识点】 负反馈放大电路的概念、分类和作用；集成运算放大器的结构、特点及主要参数；理想运算放大器的分析方法；集成运算放大器在线性应用和非线性应用中的典型电路。 【能力目标】 了解负反馈的概念；掌握理想运算放大器的基本分析方法；掌握集成运算放大器主要线性应用和非线性应用电路。 目 录 8.1 负反馈放大电路 在放大电路正常工作时，将放大电路的输出量的一部分或者全部，通过特定的电路送回到放大电路的输入回路来，以改变放大电路的某些性能，这种方法称为反馈。 如图8.1所示，放大电路可看做由基本放大电路和反馈电路组成。若反馈信号削弱了原输入信号的，则称这种反馈为负反馈；若反馈信号增强了原输入信号的，则称这种反馈为正反馈。 8.1 负反馈放大电路 8.1 负反馈放大电路 8.1 负反馈放大电路 在放大电路中引入负反馈后，会对放大电路的性能产生很大影响，放大电路的性能会得到较大改善。 （1）降低放大倍数 因电路中引入了负反馈，使真正加载到放大电路的信号被削弱，从而使得输出电压下降，电压放大倍数也下降。 （2）稳定放大倍数 当放大电路因环境温度变化、电源电压变化等各种原因，其电压放大倍数Au会发生变化时，使电压放大倍数不稳定。加入负反馈后，由于上述各种原因引起的电压放大倍数的变化就比较小，即放大倍数比较稳定。 8.1 负反馈放大电路 若电路中因某种原因，造成晶体管的电流放大系数β下降，引起放大电路的电压放大倍数Au下降，则反馈电压Uf也下降，使净输入电压Ube增加，引起输出电压Uo增加，从而使得电路的电压放大倍数Au变化不大。 8.1 负反馈放大电路 （3）改善波形失真 放大电路由于工作点选择不合适，或者输入信号过大，都会引起信号波形的失真。若在放大电路中引入了负反馈，可将失真后的信号引回输入端，使净输入信号发生某种程度的改变，从而使得输出信号的失真减小。 （4）对放大电路输入电阻、输出电阻的影响 因引入了负反馈电路，放大电路的输入电阻和输出电阻会发生改变。串联负反馈会使输入电阻增大，并联负反馈会使输入电阻减小；电压负反馈会使输出电阻减小，电流负反馈会使输出电阻增大。 8.2 集成运算放大器简介 集成电路是采用一定的制造工艺，将晶体管、场效应管、二极管、电阻、电容等许多元件组成具有完整功能的电路制作在同一块半导体基片上，然后加以封装所构成的半导体器件。具有元件体积小、功能强、功耗低、应用简单、成本低等优点，被广泛应用在电子技术中。 集成运算放大电路（以下简称集成运放）最初多用于各种信号的运算（如比例、求和、求差、积分、微分等）上，故被称为集成运算放大电路。 8.2 集成运算放大器简介 集成运算放大器的特点 （1）体积小，价格便宜。集成运放采用高度集成的工艺制作，一块芯片上有上千个元件，体积小，价格便宜，得到广泛的应用。 （2）放大倍数高。集成运放内部采用多级放大电路，使电路具有很高的电压放大倍数（可达到105倍）。 （3）抗干扰能力强。集成运放能减小干扰信号对放大电路的影响。 8.2 集成运算放大器简介 集成运算放大器的电路组成 集成运放实质是一个具有很高放大倍数、直接耦合的多级放大电路。实际的集成运放有许多不同的型号，其电路组成也各不相同，但大体都可分为输入级、中间级、输出级和用于改善电路参数的偏置电路四个部分组成。 输入级一般采用差分放大电路，目的是减小放大电路的零点漂移、提高输入阻抗、减小干扰对电路的影响。中间级的主要作用是电压放大，使集成运放有足够高的电压放大倍数。输出级一般采用具有输出阻抗低的射极输出器，增强集成运放的带负载能力，同时提高输出功率。 8.2 集成运算放大器简介 差分放大电路 集成运放电路的输入级一般采用具有双端输入的差分放大电路，这个放大电路具有较高的输入电阻，同时对干扰信号具有很强的抑制能力。 （1）电路的组成和抵制零点漂移原理 双端输入差分放大电路如图8.3所示。 差分放大电路由两个结构相同、参数相同的晶体管组合在一起。信号电压由两管基极输入，输出电压为两管集电极电压之差。电路处于静态时，两个输入端的输入信号为0，则两管集电极电位相等，故输出电压 。当温度变化时，虽然两个三极管的集电极电位都发生了变化，但这个变化是一样的，因此，输出电压没有变化，即零点漂移被抑制。 8.2 集成运算放大器简介 8.2 集成运算放大器简介 8.2 集成运算放大器简介 8.2 集成运算放大器简介 8.2 集成运算放大器简介 8.2 集成运算放大器简介 集成运放的符号 集成运算放大器的符号如图8.4所示。 8.2 集成运算放大器简介