集成运放基础.ppt

* 第十章 集成运算放大器 第一节 集成运算放大器的概述 第二节 集成运算放大器的输入方式 第三节 集成运放在信号运算方面 的应用 第一节 集成运算放大器的概述 一、集成电路的特点 1. 元器件参数的一致性和对称性好。 2. 二极管多用三极管的发射结代替。 3. 电阻的阻值受到限制。大电阻常用三极管恒流源代替， 电位器需外接； 4. 电容的容量受到限制。电感不能集成，故大电容、电感 和变压器均需外接。 运算放大器是具有很高开环电压放大倍数的直接耦合放大器。集成运放是将整个电路的各个元件做在一个半导体基片上。 二、 集成运放的组成 1. 集成运放的内部电路结构框图 输入级 输出级 中间级 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 中间级 — 电压放大器 uo u + u – 2、集成运算放大器的符号 输出端 反相 输入端 同相 输入端 Au0 信号传 输方向 理想运放开环 电压放大倍数 实际运放开环 电压放大倍数 ri 高:几十k ? 几百k? 实际运放： KCMRR很大 ro 小：几十 ~ 几百? A u0 很大:104以上~ 107 理想运放： ri ? ? KCMRR ? ? ro ? 0 Au0 ? ? 运放符号： 三、理想集成运放的特点和符号 － ＋ ＋ u－ u+ uo ? Au0 _ + ? + ? u+ u- u0 1、集成运放的参数 2、电压传输特性 Auo越大，运放的线性范围越小，必须加负反馈才能使其工作于线性区。 实际运放 uo _ + ? + Au0 ui UO（sat） –UO（sat） Uim –Uim ui uO 0 ui=u+-u- 理想运放的电压传输特性 UO（sat） –UO（sat） 理想运放 uo= f ( ui ) , 其中 ui = u+ – u– uO ui 0 ui uo + + – “虚断路”原则 + ii ui 对于理想运放 rid 相当于两输入端之间短路 ui ii rid = 对于理想运放 ? u – ? u + 相当于两输入端之间断路 uO ii ? 0 Auo ui ? 0 , rid , “虚短路”原则 (2) (1) 3、理想运放工作在线性区的分析依据 + uo = ui – u – = u Auo + ui uO + + – – **：由于运放的开环放大倍数很大，输入电阻高，输出电阻小，在分析时常将其理想化，称其所谓的理想运放。 理想运放的条件： 放大倍数与负载无关，可以分开分析。 虚短路 虚断路 第二节 集成运算放大器的输入方式 一、 反相输入 _ + ? + ? RF R1 RP ui uo i1 iF i1=iF _ + ? + ? RF R1 RP ui uo 电路的输入电阻： Ri=R1 反馈方式： 电压并联负反馈 输出电阻很小！ 平衡电阻，使输入端对地的静态电阻相等。 RP=R1//RF 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 二、同相输入 _ + ? + ? RF R1 RP ui uo u-= u+= ui 电压串联负反馈输入电阻高。 共模电压：ui 没有虚地概念。 if i1 当RF=0，R1=? 时，电路为电压跟随器 _ + ? + ? RF ui uo 此电路是电压串联负反馈，输入电阻大，输出电阻小，在电路中作用与分离元件的射极输出器相同，但是电压跟随性能好。 三、 差动输入 _ + ? + ? RF R1 R2 ui2 uo R3 ui1 解出： 差动运算电路 u o RF R1 R2 R3 利用叠加原理进行分析 u i1 i2 u u o = u o +u o = ?1+ ?? ?? ui2 RF R1 R2+R3 R3 - ? ui1 RF R1 uO = - ? ui1 RF R1 ′ uO = ?1+ ??u+ RF R1 ″ = ?1 + ?? ?? ui2 RF R1 R2+R3 R3 _ + ? + ? RF R1 R1 ui2 uo RF ui1 差动信号放大了两个信号的差，但是它的输入电阻不高（2R1）。 若取R2=R1，R3=RF则： 第三节 集成运放在信号运算方面的应用 uo = ? ui RF R1 有： i u u o i1 iF RF R1 R2 1. 反相比例运算电路 一、比例运算 RF R R 1 2 u i u o uo = ?1+ ??u+ RF R1 = ?1+ ??ui RF R1 2. 同相比例运算电路 有： ui uo 3、同相跟随器 uo = ui