集成运算放大电路及其应用第周

1、第五章 集成运算放大器及其应用 第一节 集成放大器简介 第二节 放大电路中的负反馈 第三节 集成运放在信号运算电路中的应用 第四节 集成运放在信号处理方面的应用1第一节 集成运算放大器简介 集成运算放大器的特点 集成运算放大器的简单介绍 集成运算放大器的主要技术指标 集成运算放大器的理想化模型返 回2一、集成运算放大器的特点（P91） 集成电路：将整个电路中的元器件制作在一块硅基片上，构成完整的能完成特定功能的电子电路。 运算放大器：具有高放大倍数、高输入电阻、低输出电阻的直接耦合放大器。 返回3圆式放封装和双列直插式塑料或陶瓷封装一、集成运算放大器的特点（P91）4二、集成运算放大器的简单介

2、绍（P92）1. 集成运放的组成差动输入级中间级输出级偏置电路输入输出抑制零漂，共模抑制比高低输出电阻，多采用射随器放大作用的主要单元提供各级静态电流返回52. 集成运放的管脚图及符号F007管脚图F 741（F 0 07）12348765符号A 反相输入端B 同相输入端F 输出端 Au u+uuoABF 信号从反相输入端输入时，输出与输入相位相反。 信号从同相输入端输入时，输出与输入相位相同。 返回6三、集成运算放大器的主要技术指标（P93）1. 输入失调电压Uio当无输入信号时，为使输出的电压值为零，在输入端加入的补偿电压。 其值越小越好 （0.55mV）2. 输入失调电流Iio输入电压为

3、零时，流入放大器两个输入端的静态基极电流之差。 IioIB1IB2 其值越小越好 （110nA）3. 开环差模放大倍数Auo运放在开环时的差模放大倍数 其值越高越好 （104107）5. 最大输出电压Uopp 输出不失真的最大输出电压值6. 共模抑制比KCMR返回7返回集成运放的分类 特性通用型专用型构造双极型BJT结型输入JFET-BJTMOS型输入MOSFET-BJTMOS型CMOS-FET8四、集成运算放大器的理想化模型（P94） 实际运放 u+uuoriroAuoUiuiAuo很高， 104ri很高，几十几百kro很低，几十几百KCMR 很高 理想运放 u+uuoAuoUiuiAuor

4、i=ro=0KCMR返回三高一低9五、集成运算放大器的电压传输特性 及其分析特点（P95-98） 运算放大器的电压传输特性（P95-96） 集成运放的输出电压uo与输入电压ui (u+u)之间的关系uof (ui) 称为集成运放的电压传输特性。uoui+UOMUOMuoAuo ui = Auo(u+u) ui |UiM| ，运放饱和， 工作在非线性区线性区引入深度负反馈，可以使运放工作在线性区。返回O10 uoud反馈电路开环系统：不加反馈网络时的电路系统，此时的放大倍数叫开环放大倍数。uoui+UOMUOM理想运放（ Auo ）的电压传输特性ui 0， |uo|UOM即u+ u时，运放处于非

5、线性区。闭环系统：加上反馈网络时的电路系统，此时的放大倍数叫闭环放大倍数。 返回O11 运算放大器的分析特点1. 线性区 集成运放两个输入端之间的电压通常非常接近于零，但不是短路，故简称为“虚短”。 虚短 uoAuo（uu） AuouuuoAuo0uu 当u0 （接地） u u 0 称此时的反相输入端为“虚地点”。反之，也成立。 u+uuoui返回12 虚 断 流入集成运放两个输入端的电流通常为零，但又不是断路故简称为“虚断”。 riII+ 02. 非线性区（u+ u-） 在非线性区，虚短概念不成立，但虚断概念成立。 u+IuouI+返回13 例、利用理想运放组成的二极管检测电路，求出流过VD

6、的电流 iD 及VD两端的电压uD。 uoui15V1.5k0.67VVDiDiRii 解：虚地点返回14第二节 放大电路中的负反馈 反馈的基本概念 反馈类型及其判别 负反馈对放大器性能的影响返 回15一、反馈的基本概念（P94） 正反馈：输入量不变，输出量由于加反馈而变大。负反馈：输入量不变，输出量由于加反馈而变小。1. 反馈：指将输出量的一部分或全部按一定方式送回到输入回路来影响输入量的一种连接方式。 放大电路反馈电路输出信号反馈信号输入信号比较环节净输入信号返回16返回2. 反馈放大器的一般分析（P99） 开环放大倍数： 反馈系数： 闭环放大倍数:17返回 负反馈放大器的一般关系 反馈深

7、度正反馈负反馈2. 反馈放大器的一般分析（P99）18返回深度负反馈 当A很大时,负反馈放大器的闭环放大倍数与晶体管无关，只与反馈网络有关。2. 反馈放大器的一般分析（P99）19二、反馈类型及其判别（P94）电压负反馈 反馈信号取自输出电压,反馈信号与输出电压成比例;电流负反馈 反馈信号取自输出电流,反馈信号与输出电流成比例;串联负反馈 反馈信号与输入信号以串联的形式作用于输入端；并联负反馈 反馈信号与输入信号以并联的形式作用于输入端。串联电流负反馈 电压并联返回1. 反馈类型20返回 电压反馈与电流反馈的判别反馈信号直接从输出端引出，为电压反馈；从负载电阻RL靠近“地”端引出，是电流反馈。

8、输出短路法：令输出电压为零，若反馈消失则为电压反馈，否则为电流反馈。 并联反馈或串联反馈的判别输入信号和反馈信号均加在反相输入端，为并联反馈；输入信号和反馈信号均加在不同的输入端，为串联反馈。二、反馈类型及其判别（P95）21二、反馈类型及其判别（P95）22二、反馈类型及其判别（P112 练习题8）电压并联负反馈电流串联负反馈电压并联负反馈电流并联负反馈23三、负反馈对放大器性能的影响（P100-102） 电压放大倍数被降低 电路加入负反馈，使净输入信号减小，等于削弱了输入信号，使得放大倍数减小。增加放大倍数的稳定性 电路加入负反馈，放大倍数被降低的同时，也使由于温度、负载、元器件等条件变化

9、而引起的放大倍数的变化大大减小，放大倍数的稳定性得到提高。P100 例4.3返回24例：设某放大电路的A=104, F=0.01由于环境温度变化使增益A减小了10%，求变化前后的Af值及相对变化量。解：放大电路原来的增益为 A=104参数变化后的增益 A=104（1-10%）=9000的相对变化可见A减小10%的情况下，Af只减小了0.1%25扩展通频带|A| fBWBWF 电路加入负反馈，通频带由BW加宽到BWF 。BWF=(1+AF) BW 当输入等幅不同频率的信号时，高频段和低频段的输出信号比中频段小，因此反馈信号也小，对净输入信号的削弱作用小，所以高、低频段的放大倍数减小程度比中频段的

10、小，从而扩展了通频带。返回、|Af|O三、负反馈对放大器性能的影响（P100-102）26 减小非线性失真电路加入负反馈，使净输入信号减小，iC减小，改善了非线性失真。返回三、负反馈对放大器性能的影响（P100-102）Avivo加反馈前加反馈后vfvividAF+改善vovo27串联负反馈增加输入电阻（串联负反馈相当于在输入回路中串联了一个电阻，故输入电阻增加） 并联负反馈减小输入电阻（并联负反馈相当于在输入回路中并联了一条支路，故输入电阻减小 ） 电压反馈能稳定输出电压，减小输出电阻；电流反馈能稳定输出电流，增加输出电阻。 抑制干扰和噪声加入负反馈的电路，以降低放大倍数为代价，换来了放大器

11、诸多方面性能的改善。 返回三、负反馈对放大器性能的影响（P100-102）28反馈类型的选择稳定交流性能：交流负反馈；稳定静态工作点：直流负反馈。稳定输出电压：电压负反馈；稳定输出电流：电流负反馈。提高输入电阻：串联负反馈；减少输入电阻：并联负反馈。三、负反馈对放大器性能的影响（P100-102）29第三节 集成运放在信号运算电路中的应用 分析线性区理想运放的两个概念 基本运算电路返 回30一、分析线性区理想运放的两个概念 虚短uuII+ 0 虚断 u+IuouI+返回31二、基本运算电路（P97-98） 比例电路 uouiifi1R1R2Rf1. 反相比例电路 i+0 （虚断） u +0 u

12、 + u 0 （虚地点） i1=u iR1 if = uuo=uoRf i i +0 i 1 i f即 ui/R1=uo/ Rf 返回32 uo、ui 符合比例关系，负号表示输出输入电压变化方向相反。 电路中引入深度负反馈， 闭环放大倍数Auf 与运放的Au无关，仅与R1、Rf 有关。 R2 平衡电阻 同相端与地的等效电阻 。其作用是保持输入级电路的对称性，以保持电路的静态平衡。 R2R1/Rf 当R1Rf 时， uoui ，该电路称为反相器。返回332. 同相比例电路 uouiR2R1Rf i+0 （虚断） u + ui u + u ui （虚短） i1=（0u i）R1 if = (uuo

13、 )Rf =( u iuo)Rf i i +0 i 1 if返回ifi134 当Rf有限值时，R1 +uoui R2 平衡电阻 R2R1/RfAuf =1 电路成为电压跟随器。 uoui 此电路输入电阻大，输出电阻小。返回35例1、应用运放来测量电阻的电路如图，U10V，R1=1M，输出端接电压表，被测电阻为Rx，试找出Rx与电压表读数uo之间的关系。Rx R1 U V解:此电路为反相比例电路返回36例2、理想化运放组成的电路如图，试推算输出电压uo的表达式。 uouiR1R3R2R4解:此电路为同相比例电路判断这个等式 、返回37啊，见鬼了!习 题题 解38哈，very good!习 题题

14、解39 uouiR1R3R2R4u+解:此电路为同相比例电路返回40例3、图示电路为T形反馈网络的反相比例电路，试推算输出输入之间的关系。 uouii2i1R1RR2R3R4i4i3Mu + u 0 （虚地点） i i +0 i 1 i2 = u iR1解:返回41 加法运算电路uo ui2ifi2R2RPRfui3i3R3ui1i1R1返回P104 42 在调节某一路信号的输入电阻的阻值时，不影响其它输入电压与输出电压的比例关系，调节方便。 求和电路也可从同相端输入，但同相求和电路的共模输入电压较高，且不如反相求和电路调节方便。返回P104 43 减法运算电路（差动运算电路） uoui2if

15、i1R1R2Rfui1R3利用叠加原理同相端输入ui1反相端输入返回P10544当 R1= R2= R3= Rf =R 时，uo= ui2ui1 (减法器） R2/ R3 = R1/ Rf 返回当P10545例4、用运放组成的直流毫伏表电路如图所示，设表的内阻可忽略，试求Io与VS的关系。 VoVSI2I1R1R1mAIoI解:电路实为反相比例电路RVo=VSI1= I2 ( 虚断）Io= II2=Vo/RVS/R1I=Vo/RI1= I2= VS/R1=VS(1 /R+ 1 /R1)返回46例5、已知RF4R1，求uo与ui1、 ui2的关系式。 A1 +ui1 A2 uoui2R1R2RF

16、uo解:A1为跟随器；A2为差放。uo= ui1uo5 ui24 ui1返回47例6、如图，求uo 与 ui1、ui2的关系式。 A1 +ui1 A2 uoui210kuo10k30k10k6k解:A1为反向加法器；A2为反相比例电路。返回48 积分电路 uouiiCi1RRPCuituotUOMuo正比于ui的积分返回OOP105 49 延迟 积分电路的应用uitUuotTU信号延迟时间T后，电压值达到U 方波转化为三角波 uituot返回OOOOP105 50 微分电路 iR uiRRPCiCuouo正比于ui的微分uituot返回OO51例8、电路如图，已知运放UOM=10V，输入信号波

17、形如图，R1M，C0.05F，求输出波形。 （电容初始能量为零） uiRRPCuoui /vt/s1ORC=11060.05106s=0.05suo = UOMAX10V =20 tt = 0.5suo/vt/s100.5解:返回O52例9、电路如图所示，已知R1=R2=10k,C=0.1F,集成运放UOM=18V,求：试导出uo与u1、u2关系式； 已知u1、u2波形，试画出uo波形 。 u1R1RCuou2R2 t =10ms =15V t =20ms uo = 10Vu1 /vt/ms10.50.5t/ms10102020u2 /vuo/vt/ms1510 201012返回OO53第四节 集成运放的非线性应用电压比较器返 回54O电压比较器 P106 过零比较器 比较器是一种用来比较输入信号ui和参考电压UR的电路。 uiRRPuououi+UOMUOMu+ u时， 即ui 0 ，uoUOMui 0 负饱和uo UOM uoui+UOMUO