《电工学》第5章运算放器(简).ppt

第5章 集成运算放大器 运放举例：LM741 集成运放器的内部电路构成 集成运算放大器的输入级都采用差动放大电路（双端输出），中间级一般都是共发射极电压放大电路，输出级由互补对称功放电路和射极输出器组成。 集成运算放大器的主要参数 理想集成运算放大器 理想集成运放的电路模型 传输特性的特点 比例运算 反相比例运算 同相比例运算 反相比例加法运算 减法（差动）运算 积分运算 微分运算 运放在信号处理方面的应用 运放器除了能完成信号的运算，还能完成信号比较、信号滤波等处理工作。 电压比较器 有源滤波器 电压比较器 有源滤波器 滤波器是一种选频电路。按选择频率范围的不同，滤波器可分为低通、高通、带通和带阻等。 有源低通滤波器 有源高通滤波器 运放器中的反馈 在集成运放的线性运算电路中，必须加入深度负反馈才能使电路稳定运行。而且，输入与输出间的关系与运放电路本身的参数无关。下面分析运放器电路中的反馈类型。 总结： 1.反馈电路直接从输出电压端引出，是电压反馈；从非输出电压端引出，是电流反馈。 集成运放使用注意事项 第5章 作业 P228 电路的组成 工作原理 ——截止角频率 电路的频率特性 画出其幅频、相频特性为： 工作原理 幅频特性和相频特性如下： 画出其幅频、相频特性如下： 电压并联负反馈 电压串联负反馈 电流并联负反馈 电流串联负反馈 输出电流i0不随RL变化， 具有恒流输出特性。 2.输入信号和反馈信号分别加在两个输入端，是串联反馈(极性相同，负反馈；极性相异，正反馈）；加在同一个输入端上的，是并联反馈(极性相同，正反馈；极性相异，负反馈） 。 * * 集成运放实质上是一种双端输入、单端输出的具有高电压放大倍数，高输入阻抗、低输出阻抗的多级直接耦合放大器。它主要用来实现模拟信号的运算及处理，在模拟电子线路中得到了广泛的应用。 LM741 1 2 3 4 8 7 6 5 ∞ 741 7 6 1 4 3 2 5 8 2—反相输入端 6—输出端 3—同相输入端 4—正电源端 7—负电源端 8—闲置端（NC） 1、5—接调零电位器 集 成 度 分 类：SSI、MSI、LSI、VLSI 5.1 概述 输入级 中间级 激励级 输出级 前置级 1. 开环差模电压放大倍数Auo Auo是决定运放电路稳定性和运算精度的重要因素，希望Auo越大越好。 2. 最大输出电压UoPP 在一定电源电压下，集成运放输出电压和输入电压保持不失真关系的最大输出电压峰值。其值比电源电压小。如电源电压为15V，该值约为12V左右。 3. 最大差模输入电压Uidmax Uidmax是指集成运放的反相输入端和同相输入端之间所能承受的最大电压。 4. 最大共模输入电压Uicmax Uicmax是指集成运放所能承受的最大共模输入电压，超过这个值，共模抑制比明显下降，甚至造成器件损坏。 5. 差模输入电阻rid rid是指集成运放两个输入端之间的电阻值。rid越大越好，它标志集成运放输入端向差模信号源索取信号能力的大小。 6. 输出电阻ro ro是指集成运放输出级的输出电阻。它反应了运放带负载的能力。 7. 共模抑制比KCMRR KCMRR是指集成运放的开环差模输入电压放大倍数与共模输入电压放大倍数之比值，用来衡量输入级各参数的对称程度。 KCMRR越大，运放抑制共模信号的能力就越强。 理想集成运放及其分析依据 理想集成运放的传输特性是指输出电压与净输入电压之间关系的特性曲线。如右图所示： 理想集成运放的传输特性 实际特性 理想特性 传输特性可分为线性区和非线性区。所以，运算放大器可工作在线性区也可工作在非线性区，但是，其分析方法不一样。 线性区 非线性区 非线性区 当理想运放工作在线性区时： 1.理想运放的两个输入端的电位相等 ——虚短 有限值 教材P207例 2.理想运放的两个输入端的输入电流为零。 ——虚断 当理想运放工作在非线性区时： 1.理想运放的两个输入端的输入电流为零。 ——虚断 2.输出电压有两种取值可能 当 只是两种状态的转换点 （正饱和值） （负饱和值） 概述：利用运放器的线性工作区可实现输出、输入信号之间的线性运算关系：如比例、加减、积分与微分等运算，它们都是运放器的线性应用，且都适用于叠加原理。 　　要保证运放器工作在线性区，在运放器构成的各种运算电路中，就必须引入深度负反馈，以降低整个放大电路的放大倍数，从而扩大输入信号的范围。 5.2 集成运放的线性应用 因为输入信号从反相输入端输入，所以，称为反相