测控技术与仪器实践能力训练教程 第2版教学课件 林玉池 等主编 集成电路.ppt

* 精仪学院实验中心 * 集成电路 图10(a) 运算放大器的调零电路 * 精仪学院实验中心 * 集成电路 图10(b) 运算放大器的调零电路 * 精仪学院实验中心 * 集成电路 图10(c) 运算放大器的调零电路 * 精仪学院实验中心 * 集成电路 图10(d) 运算放大器的调零电路 * 精仪学院实验中心 * 集成电路 ⑵ 相位补偿消除高频自激 由于运算放大器是一个高增益的多级放大器组件，应用时一般接成闭环负反馈电路。当工作频率升高时，放大器会产生附加相移，可能使负反馈变成正反馈而引起自激。进行相位补偿可以消除高频自激。相位补偿的原理是，在具有高放大倍数的中间级，利用一小电容（几十—几百微微法）构成电压并联负反馈电路。有些运放已经在内部进行了补偿，如μA741。有些运放引出了补偿端，只需要按照器件手册的规定，外接补偿电路。 * 精仪学院实验中心 * 集成电路 ⑶ 过载保护措施 使用运放时要注意，不能超过其性能参数的极限值，如电源电压范围，最大输入电压范围等。为防止超过极限值或使用疏忽等原因损坏运算放大器，可以采用保护措施，如图11所示。 * 精仪学院实验中心 * 集成电路 （a）防止电源反接 （b）防止共模输入电压过大 （c）防止差模输入电压过大 图11 过载保护电路 * 精仪学院实验中心 * 集成电路 4．基本应用电路 集成运算放大器可作为一个器件构成各种基本功能电路。这些基本电路又可作为单元电路组成电子应用电路。 （1）反相放大器 反相放大器是最基本的电路，如图12所示。其闭环电压增益AVF为: 输入电阻 Rid = R1 输出电阻 Rod≈0 平衡电阻 RP=R1 // RF 反馈电阻RF的值不能太大，否则会产生较大的噪声及漂移，一般为几十欧至几百千欧。R1的取值应远大于信号源Ui的内阻。 * 精仪学院实验中心 * 集成电路 若RF=R1，则为倒相器，可作为信号的极性转换电路。 图12 反相放大器 * 精仪学院实验中心 * 集成电路 （2）同相放大器 同相放大器也是最基本的电路，如图13所示。其闭环电压增益AVF为: 输入电阻 Rid = ric Ric为运放本身同相端对地的共模输入电阻，一般为10Ω。 输出电阻 Rod≈0 平衡电阻 RP=R1 // RF * 精仪学院实验中心 * 集成电路 图13 同相放大器 同相放大器具有输入阻抗非常高，输出阻抗很低的特点，广泛用于前置放大级。 若RF≈0，R1=∝（开路），则为电压跟随器。与晶体管电压跟随器（射极输出器）相比，集成运放的电压跟随器的输入阻抗更高，几乎不从信号源吸取电流；输出阻抗更小，可视作电压源，是较理想的阻抗变换器。 * 精仪学院实验中心 * 集成电路 （3）差动放大器 当运算放大器的反相端和同相端分别输入信号U1和U2时，输出电压Uo可表示为： 电路如图14所示。当R1=R2，RF=R3时为差动放大器，其差模增益为： * 精仪学院实验中心 * 集成电路 图14 差动放大器 * 精仪学院实验中心 * 集成电路 输入电阻 Rid = R1+R2=2R1 当R1=R2=RF=R3时，为减法器，输出电压为： Uo=U2-U1 由于差动放大器具有双端输入，单端输出，共模抑制比较高（R1=R2，RF=R3）的特点，通常用作传感器或测量仪器的前端放大器。 * 精仪学院实验中心 * 集成电路 （4）加法器 基本加法器电路如图15所示。其输出电压可表示为： 式中负号表示反相加法器。若取R1=R2=RF，并使其中一个输入信号U1经过一级反相放大器，则加法器可以变为减法器，其输出电压为Uo＝－（U2－U1）。 * 精仪学院实验中心 * 集成电路 图15 加法器 * 精仪学院实验中心 * 集成电路 （5）积分器 积分器的基本应用电路如图16所示。输出电压为： 式中，R1C——积分时间常数。 图16 积分器 * 精仪学院实验中心 * 集成电路 ⑥ 微分器 微分器的基本电路如图17所示。输出电压为： 式中，RFC——微分时间常数。 图17 微分器 * 精仪学院实验中心 * 集成电路 ⑦ 窗比较器 由运算放大器构成的电压比较器电路如图18(a)所示。此电路为同相比较器，即当输入信号Ui大于参考电压UREF时，运放输出接近与正电源电压+Ucc，当Ui小于参考电压UREF时，运放的输出接近于-Ucc。其中限流电阻R与稳压二极管VDZ组