第7讲：集成运放-比例-加法运算电路7.pptVIP

1. 理解运算放大器的电压传输特性，理解理想 运算放大器并掌握其基本分析方法。 2. 理解用集成运放组成的比例、加减、微分和 积分运算电路的工作原理。 3. 理解电压比较器的工作原理和应用。 本章要求 第16章 集成运算放大器 16.1 集成运算放大器的简单介绍 集成运算放大器是一种具有很高放大倍数的多级直接耦合放大电路。是发展最早、应用最广泛的一种模拟集成电路。 集成运放的符号： uo + + Auo u+ u– 。 。 。 +UCC –UEE – ? 16.1.1 集成运算放大器的特点 特点：高增益、高可靠性、低成本、小尺寸 Auo 高: 80dB~140dB rid 高: 105 ~ 1011? ro 低: 几十? ~ 几百? KCMR高: 70dB~130dB +UCC –UEE uo u– u+ 16.1.2 电路的简单说明 输入级 中间级 输出级 同相 输入端 输出端 反相 输入端 输入级：输入电阻高，能减小零漂和抑制干扰信号，采用带恒流源差放 。 中间级：要求电压放大倍数高。常采用带恒流源的共发射极放大电路构成。 输出级：接负载，要求输出电阻低，带载能力强，一般由射随器构成。 16.1.3 主要参数(P93～94，了解，自学) 16.1.4 理想运算放大器及其分析依据 1. 理想运算放大器 Auo ? ? ， rid ? ? ， ro? 0 ， KCMR? ? 2. 电压传输特性 uo= f (ui) 线性区： uo = Auo(u+– u–) 非线性区： u+ u– 时， uo = +Uo(sat) u+ u– 时， uo = – Uo(sat) +Uo(sat) u+– u– uo –Uo(sat) 线性区 理想特性 实际特性 uo + + ? u+ u– +UCC –UEE – ? u+ u– 时，饱和区， uo = – Uo(sat) O u+ u– 时，饱和区， uo = Uo(sat) 3. 理想运放工作在线性区的特点 ∵ uo = Auo(u+– u– ) ∴(u+– u– )= uo/Auo ≈0 电压传输特性 + + ∞ uo u– u+ i+ i– – ? u+– u– uo 线性区 –Uo(sat) +Uo(sat) O Auo≈ ? 所以(1) 差模输入电压约等于 0 即 u+= u– ,称“虚短” (2) 输入电流约等于 0: ∵ (u+– u– )= i rid ∴ i= (u+–u–) / rid ? 0 即 i+= i– ? 0 ,称“虚断” 注意：以上“两虚”是 以后分析的依据！！ 16.2 运放在信号运算方面的运用（重点） 集成运算放大器与外部电阻、电容、半导体器件等构成闭环电路后，能对各种模拟信号进行比例、加法、减法、微分、积分等运算。 讲授：先介绍基本概念，再集中举例 16.2.1 比例运算 1. 反相比例运算 （1）电路组成 （2）电压放大倍数 因虚短, 所以u–=u+= 0， 称反相输入端“虚地”— 反相输入的重要特点 因虚断，i+= i– = 0 ， if i1 i– i+ uo RF ui R2 R1 + + – – + + ? – ? 所以 i1 ? if 平衡电阻 R2 = R1 // RF U-=0 U-=0 以后如不加说明，输入、输 出的另一端均为地(?)。 结论： ① Auf为负值，即 uo与 ui 极性相反。因为 ui 加 在反相输入端。 ② Auf 只与外部电阻 R1、RF 有关，与运放本 身参数无关。 ③ | Auf | 可大于 1，也可等于 1 或小于 1 。 ④ 因u–= u+= 0 ， 所以反相输入端“虚地”。 例1：电路如下图所示，已知 R1= 10 k? ，RF = 50 k? 。求： 1. Auf 、R2 ； 2. 若 R1不变，要求Auf为 – 10，则RF 、 R2 应为 多少？ 解：1. Auf = – RF ? R1 = –50 ? 10 = –5 R2 = R1 ?? RF =10 ?50 ? (10+50) = 8.3 k? 2. 因 Auf = – RF / R1 = – RF ? 10 = –10 故得 RF = –Auf ? R1 = –(–10) ?10 =100 k? R2 = 10 ? 100 ? (1