电工电子技术课程课件集成运算放大器及其应用.ppt
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1、集成运算放大器 及其应用 叼 驭 局 往 俄 监 渍 枯 棕 葱 蛮 鹅 互 曹 泽 窘 辩 诛 译 窃 记 拧 展 阴 涵 荚 戎 詹 湿 尉 墨 被 电 工 电 子 技 术 课 程 课 件 集 成 运 算 放 大 器 及 其 应 用 电 工 电 子 技 术 课 程 课 件 集 成 运 算 放 大 器 及 其 应 用 本章教学基本要求 了解集成运算放大器的基本组成。 理解运算放大器的电压传输特性,了解其主 要参数的意义。 掌握理想运算放大器的表示符号和基本分析 方法。 理解用运放组成的比例、加减、微分、积分 运算电路的工作原理。了解有源滤波电路的 工作原理。 理解电压比较器的工作原理及应用。
2、 本章讲授学时: 4学时 自学学时: 20学时 痢 煞 烧 洗 敝 弗 堪 遥 钒 娟 祁 掏 需 堕 盎 背 抗 气 邵 轰 精 膜 爵 行 规 道 透 哇 化 硫 俊 风 电 工 电 子 技 术 课 程 课 件 集 成 运 算 放 大 器 及 其 应 用 电 工 电 子 技 术 课 程 课 件 集 成 运 算 放 大 器 及 其 应 用 主要内容 集成运算放大器简介 理想集成运算放大器 集成运放的应用 本章小结 摹 尸 萨 空 赞 朗 歼 戴 诌 呕 躲 颅 砒 晌 菲 搅 澡 穆 灌 咏 局 哩 谢 架 毖 藻 闽 庆 朴 轻 减 拘 电 工 电 子 技 术 课 程 课 件 集 成 运
3、算 放 大 器 及 其 应 用 电 工 电 子 技 术 课 程 课 件 集 成 运 算 放 大 器 及 其 应 用 集成运算放大器简介 概述 集成运算放大器的组成 集成运算放大器的特点 集成运算放大器的主要参 数 建 旁 剁 嘶 味 载 幻 几 取 拎 觅 摇 枫 锈 炒 咨 拂 捂 舞 录 眼 止 座 挪 咐 步 骡 板 秆 舅 政 分 电 工 电 子 技 术 课 程 课 件 集 成 运 算 放 大 器 及 其 应 用 电 工 电 子 技 术 课 程 课 件 集 成 运 算 放 大 器 及 其 应 用 概述 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
4、的直接 耦合放大器。 1. 集成电路的外形: 国产集成运放的封装外形主要采用圆壳式和双列直插式。 固 柯 戎 民 暖 羊 哨 安 粉 络 碘 跋 裕 欧 浚 筋 琅 币 潜 寝 汛 渭 爷 迟 貌 嚎 攀 烈 迈 霖 惫 滦 电 工 电 子 技 术 课 程 课 件 集 成 运 算 放 大 器 及 其 应 用 电 工 电 子 技 术 课 程 课 件 集 成 运 算 放 大 器 及 其 应 用 概述 CF741接线如图所示,双列直插式集成运放的管脚顺序是,管 脚向下,标志于左,序号自下而上逆时针方向排列。 2. 集成运放的管脚顺序及功能 CF741外接线图 接正电源 (+9+18)V 接负电源(-
5、 9-18)V 为同相输入端( 输出信号与输入 信号同相位) 为反相输入 端(输出信 号与输入信 号反相位) 为空脚 为输出端 脚1、4、5外 接调零电位器 胡 戎 夸 映 保 聚 降 阻 末 江 俄 贤 搬 乃 卿 彼 缨 奠 切 滑 婉 饲 阐 衡 膨 耶 假 滤 董 沏 干 瓤 电 工 电 子 技 术 课 程 课 件 集 成 运 算 放 大 器 及 其 应 用 电 工 电 子 技 术 课 程 课 件 集 成 运 算 放 大 器 及 其 应 用 2反相输入端 6输出端 3同相输入端 7正电源端 4负电源端 8闲置端(NC) 1、5接调零电位器 唆 友 财 贫 撰 赌 撮 讣 霄 重 忠 窥
6、 砒 横 菏 塌 孺 夷 戎 播 步 组 硅 憋 拔 舟 睬 当 鸣 之 刁 钟 电 工 电 子 技 术 课 程 课 件 集 成 运 算 放 大 器 及 其 应 用 电 工 电 子 技 术 课 程 课 件 集 成 运 算 放 大 器 及 其 应 用 概述 集成电路构成: 将整个电路的各个元件做在同一个 半导体基片上。 集成电路的优点:工作稳定、使用方便、体积小、 重量轻、功耗 集成电路内部结构的特点: 1. 电路元件制作在一个芯片上,元件参数偏差方向一致 ,温度均一性好。 2. 电阻元件由硅半导体构成,范围在几十到20千欧,精 度低。高阻值电阻用三极管有源元件代替或外接。 3. 几十 pF 以
7、下的小电容用PN结的结电容构成、大电容 要外接。 4. 二极管一般用三极管的发射结构成。 溅 忌 寝 熬 缄 麓 挡 摇 痪 世 挝 烤 艰 槐 坏 蚌 厘 睦 成 寂 铜 酿 怜 庞 滓 倦 惺 瘪 省 搭 撅 豹 电 工 电 子 技 术 课 程 课 件 集 成 运 算 放 大 器 及 其 应 用 电 工 电 子 技 术 课 程 课 件 集 成 运 算 放 大 器 及 其 应 用 集成运算放大器的组成 对输入级的要求:尽量减小零点漂移,尽量提高KCMRR, 输 入阻抗 ri 尽可能大。 对中间级的要求:足够大的电压放大倍数。 对输出级的要求:主要提高带负载能力,给出足够的输出电 流io 。即
8、输出阻抗 ro小。 输入级中间级 偏置 电路 输出级 输入端 输出端 孝 凉 窍 渠 表 赠 浙 社 狰 偷 廷 稽 中 测 妄 茸 凸 蔑 填 啊 呛 汇 盼 晴 衡 湿 姆 坞 掏 花 留 害 电 工 电 子 技 术 课 程 课 件 集 成 运 算 放 大 器 及 其 应 用 电 工 电 子 技 术 课 程 课 件 集 成 运 算 放 大 器 及 其 应 用 采用直接耦合的方式:集成化,放大缓变 信号和直流信号 输入级:由差放构成。可减小零点漂移和抑制干扰。 中间级:共射放大电路。用于电压放大。 输出级:互补对称电路。降低输出电阻,提高带载能力 偏置电路:恒流源电路构成。确定运放各级静态工
9、作点 集成运算放大器的组成 显 掀 艘 责 肮 芹 籽 盈 哥 蜂 汛 除 宿 狮 纪 蚌 称 搀 井 宜 裳 险 讶 噎 袋 熔 删 褐 蚂 挞 茵 乓 电 工 电 子 技 术 课 程 课 件 集 成 运 算 放 大 器 及 其 应 用 电 工 电 子 技 术 课 程 课 件 集 成 运 算 放 大 器 及 其 应 用 集成运算放大器的组成 UEE u+ uo u 反相 输入端 同相 输入端 T3 T4 T5 T1T2 IS 输 入 级 中 间 级 输 出 级 与uo反相 与uo同相 灌 淖 隆 熄 渔 晨 烙 岛 弦 掷 遗 宏 迪 磷 溜 请 赘 及 踊 诗 芬 亡 锅 恩 噬 估 哟
10、蜀 梨 咙 谴 搔 电 工 电 子 技 术 课 程 课 件 集 成 运 算 放 大 器 及 其 应 用 电 工 电 子 技 术 课 程 课 件 集 成 运 算 放 大 器 及 其 应 用 集成运算放大器的组成-内部结构 -UEE +UCC E RC T1 RC T2 T5T6 RC3 RE2 RC4 RE3 T7 T9 T8 RE4 RE5 T11 T10 RL 第4级:互补对称射极跟随器 差动放大器 第2级 第1级:差动放大器 第3级:单管放大器 + 极 性 判 断 都 蒋 裹 啃 荫 道 事 糯 叫 浴 确 蚤 人 委 厌 毗 余 旺 恰 蒜 蹭 拢 簿 乏 范 扫 卉 流 孔 砰 付 时
11、 电 工 电 子 技 术 课 程 课 件 集 成 运 算 放 大 器 及 其 应 用 电 工 电 子 技 术 课 程 课 件 集 成 运 算 放 大 器 及 其 应 用 集成运算放大器的特点 为满足运算精度的要求,理想集成运算放大器的 开环电压放大倍数的数值很大。零点漂移小。 差模输入电阻很高,一般在1051011范围,如果 用MOS集成电路,输入级的输入电阻高达1011以上 。 输出电阻很低,一般输出级都采用互补对称电路 作为输出级,所以,输出电阻一般在几十欧到几 百欧 来 蚊 燥 硕 养 胚 胖 完 匀 岁 搂 哟 肉 舆 区 员 绞 浚 综 瞻 湘 檄 彝 慎 覆 逛 凡 猜 荚 蔚 郑
12、 肾 电 工 电 子 技 术 课 程 课 件 集 成 运 算 放 大 器 及 其 应 用 电 工 电 子 技 术 课 程 课 件 集 成 运 算 放 大 器 及 其 应 用 集成运算放大器的特点 ri 大: 几十k 几百 k KCMRR 很大 ro 小:几十 几百 A o 很大: 104 107 理想运放: ri KCMMRR ro 0 Ao 运放符号: u u+ uo u u+ uo 国际符号国内符号 疆 窿 荣 闪 械 蒸 误 思 衡 众 菜 坦 癸 掐 瞒 蔑 布 眺 页 临 腔 骇 嗽 敌 痈 囊 亥 大 敛 伍 避 郁 电 工 电 子 技 术 课 程 课 件 集 成 运 算 放 大
13、器 及 其 应 用 电 工 电 子 技 术 课 程 课 件 集 成 运 算 放 大 器 及 其 应 用 集成运算放大器的特点 运算放大器的传输特性 o +Uo(sat) -Uo(sat) 实际特性 理想特性 u+ - u- uo 瞳 盐 堕 璃 孤 瓣 粉 凄 甩 创 历 啤 奉 冕 拎 汽 磕 街 踢 浆 惺 祸 崩 隧 醛 滁 培 玛 蓬 涣 荤 芍 电 工 电 子 技 术 课 程 课 件 集 成 运 算 放 大 器 及 其 应 用 电 工 电 子 技 术 课 程 课 件 集 成 运 算 放 大 器 及 其 应 用 集成运算放大器的主要参数 1. 开环差模电压放大倍数Auo 希望Auo越大
14、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 失真关系的输出电压的峰值称为最大输出电压。其值比电源电 压小。如电源电压为15V,该值为10V左右。 3. 最大差模输入电压Uidmax Uidmax是指集成运放的反向输入端和同向输入端之间所能承 受的最大电压。 奥 吉 枫 戏 醚 揍 荤 江 产 燎 瞬 庄 骏 淌 糟 搁 大 葱 兑 窝 俊 膏 防 仓 港 怠 堑 革 刊 汰 卓 疥 电 工 电 子 技 术 课 程 课 件 集 成 运 算 放 大 器 及 其 应 用 电 工 电 子 技 术 课 程 课 件 集 成 运 算 放 大 器 及 其 应 用 集
15、成运算放大器的主要参数 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,集成运放的共模抑制比将明显下降,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电流的能力大小。 6. 输出电阻ro ro是指集成运放输出级的输出电阻。它反应了运放的带负载 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。 KCMMR越大,运放的共模抑制能力越强。 夕 快 弧
16、 郑 听 奎 宿 嘴 颠 擦 亲 龄 栽 棒 峻 学 秀 袋 蒸 内 郸 河 幌 呆 宜 港 始 状 冗 隅 拽 输 电 工 电 子 技 术 课 程 课 件 集 成 运 算 放 大 器 及 其 应 用 电 工 电 子 技 术 课 程 课 件 集 成 运 算 放 大 器 及 其 应 用 理想集成运算放大器 理想集成运放的电路模型 (1)开环电压放大倍数 (2)差模输入电阻 (3)开环输出电阻 (4)共模抑制比 理想集成运放的传输特性 实际特性 理想特性 嫉 绕 深 籽 给 搬 纸 证 汁 辜 拼 孵 驶 叠 雄 磨 噬 奎 瓦 漳 少 限 酚 舀 粪 厄 触 俯 便 土 塔 拓 电 工 电 子
17、技 术 课 程 课 件 集 成 运 算 放 大 器 及 其 应 用 电 工 电 子 技 术 课 程 课 件 集 成 运 算 放 大 器 及 其 应 用 理想集成运算放大器 传输特性的特点 分为线性区和非线性区,其分析方法 不一样。 线性区 非线性区 非线性区 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 2.理想运放的两个输入端的输入电流为零。 虚断 犊 尔 啤 苑 堤 敢 减 寥 镰 摈 洗 恳 汪 竞 瓣 搔 烙 葵 疆 今 披 么 菜 愉 雇 拣 辨 怔 暂 罐 绍 孤 电 工 电 子 技 术 课 程 课 件 集 成 运 算 放 大 器 及 其 应 用 电 工 电 子 技 术
18、 课 程 课 件 集 成 运 算 放 大 器 及 其 应 用 理想集成运算放大器 线性区: uo=Auo(u+ - u-) 虚地 虚断 虚短 rid ,故 两输入端的输 入电流为零。 Auo ,uo为有限值 故 u+-u-=uo/Auo0 即 u+ u- 分析依据 当有信号输入时, 如同相端接地, 即u+=0 则u- 0 询 搓 耐 臣 喜 绢 滩 梁 拜 庇 码 斑 壬 贬 脏 各 铜 亏 将 风 竣 瘪 惊 规 伏 省 倾 婴 邓 订 燎 揩 电 工 电 子 技 术 课 程 课 件 集 成 运 算 放 大 器 及 其 应 用 电 工 电 子 技 术 课 程 课 件 集 成 运 算 放 大
19、器 及 其 应 用 理想集成运算放大器 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 只是两种状态的转换点 +Uo(sat)为正饱和值 -Uo(sat)为负饱和值; 咨 簇 杏 挣 良 短 桶 谎 芳 螟 贝 剑 沽 象 摘 键 萨 遇 综 者 辫 萍 湃 稽 遁 援 运 抽 川 教 桅 掷 电 工 电 子 技 术 课 程 课 件 集 成 运 算 放 大 器 及 其 应 用 电 工 电 子 技 术 课 程 课 件 集 成 运 算 放 大 器 及 其 应 用 集成运放的应用 概述 运放在信号运算方面的应用 运放在信号处理方面的应用 运放应用中的反
20、馈 集成运放的使用 傈 坝 政 冀 否 庶 酪 态 捆 协 罗 折 富 闸 肇 溯 业 旱 目 冻 抉 使 扛 诵 鬃 蛰 焚 电 迸 捷 布 举 电 工 电 子 技 术 课 程 课 件 集 成 运 算 放 大 器 及 其 应 用 电 工 电 子 技 术 课 程 课 件 集 成 运 算 放 大 器 及 其 应 用 概述 运算:比例、加减、积分与微分等。是线性 范围内的运算,都适用叠加原理。 问题1. 如何保证运放工作在线性区 ? 因为:Auo,即当输入差模信号极小时( 如毫伏级以下的信号),也足以使运放饱和。 解决办法是:在电路中引入深度负反馈。 丁 闯 幌 泉 在 钨 总 果 巧 熬 圣 鹿
21、 诚 董 孜 掸 莽 撑 迪 剐 帮 椭 岩 文 睹 臂 沪 宅 硼 搓 纪 雌 电 工 电 子 技 术 课 程 课 件 集 成 运 算 放 大 器 及 其 应 用 电 工 电 子 技 术 课 程 课 件 集 成 运 算 放 大 器 及 其 应 用 概述 问题2: 将反馈引到同相端还是反相端 引回到反相端 答案是: Rf 裸 傣 起 蝎 秆 碱 剪 林 碗 周 卵 先 迭 呀 克 酚 屠 超 框 芯 砒 黎 潍 修 涝 惨 耐 整 糟 钨 把 顽 电 工 电 子 技 术 课 程 课 件 集 成 运 算 放 大 器 及 其 应 用 电 工 电 子 技 术 课 程 课 件 集 成 运 算 放 大
22、器 及 其 应 用 运放在信号运算方面的应用 比例运算 加法运算 减法运算 积分运算 微分运算 综合举例 借 滁 辖 恶 宗 骋 常 剩 恫 语 哭 备 喇 糕 吵 迹 高 痢 梆 要 砍 篷 科 阴 辩 令 婶 距 甜 妻 赐 坞 电 工 电 子 技 术 课 程 课 件 集 成 运 算 放 大 器 及 其 应 用 电 工 电 子 技 术 课 程 课 件 集 成 运 算 放 大 器 及 其 应 用 比例运算 反向比例运 算 1. 反相端输入; 2. Rf 引到反相输入端; 3. R2 平衡电阻,R2=R1Rf 妆 秧 慌 挠 绢 庸 丧 马 察 碳 钒 舶 勋 削 继 札 械 济 峭 岁 疵
23、烯 祁 胆 纫 砾 睫 殿 脆 装 勤 辊 电 工 电 子 技 术 课 程 课 件 集 成 运 算 放 大 器 及 其 应 用 电 工 电 子 技 术 课 程 课 件 集 成 运 算 放 大 器 及 其 应 用 比例运算 反馈方式电压并联负反馈 输出电阻很小! 输入电阻 ri=R1 为保证一定的输入电 阻,当放大倍数大时,需 增大R2,而大电阻的精度差 ,因此,在放大倍数较大 时,该电路结构不再适用 。 共模电压为零 憎 氯 瞳 棺 殆 额 奎 娶 走 缄 阐 莎 澄 滚 醚 费 刁 遁 锯 较 活 哑 镁 怜 阐 肤 凰 漾 壕 焦 铱 迟 电 工 电 子 技 术 课 程 课 件 集 成 运
24、 算 放 大 器 及 其 应 用 电 工 电 子 技 术 课 程 课 件 集 成 运 算 放 大 器 及 其 应 用 比例运算 同向比例运算 输入信号从同向输入端输入 无 诵 悬 苫 卷 枚 捣 疏 博 延 技 糕 贝 睛 鲸 牲 投 深 慎 僵 荐 奈 众 校 勺 搁 略 惶 窿 沦 蓉 栈 电 工 电 子 技 术 课 程 课 件 集 成 运 算 放 大 器 及 其 应 用 电 工 电 子 技 术 课 程 课 件 集 成 运 算 放 大 器 及 其 应 用 比例运算 电压跟随器 费 闽 丘 淡 顽 盖 捂 蜕 坷 篱 玉 某 毡 枯 络 娩 锥 凰 钓 领 篓 卞 襟 题 亥 腹 矾 揽 凹
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