电子技术与应用项目化教程 课件 项目7 第4讲 集成运放的应用

项目七——集成运放的应用项目7集成运放的应用

内容：集成运放的组成、符号和应用特点。

学习要求：

目的：了解集成运放的组成、符号，掌握其应用特点。重点：集成运放的应用特点。难点：集成运放的应用特点。1.集成运算放大器组成

集成运算放大器是一个高增益直接耦合放大电路，它的方框图如图所示。运放内部结构

1.输入级要使用高性能的差分放大电路，它必须对共模信号有很强的抑制力，而且采用双端输入双端输出的形式。

4.偏置电流源可提供稳定的几乎不随温度而变化的偏置电流，以稳定工作点。3.互补输出级由PNP和NPN两种极性三极管或复合管组成，以获得正负两个极性的输出电压或电流。具体电路参阅功率放大器。

2.中间放大级要提供高的电压增益，以保证运放的运算精度。中间级的电路形式多为差分电路和带有源负载的高增益放大器。输入级中间级输出级运放内部电路举例反相输入端同相输入端输出端+UCC

ui-UEEuoT3T4T5T1T2IS123++

运算放大器的符号中有三个引线端，两个输入端，一个输出端。一个称为同相输入端，即该端输入信号变化的极性与输出端相同，用符号‘+’或‘IN+’表示；另一个称为反相输入端，即该端输入信号变化的极性与输出端相异，用符号“-”

或“IN-”

表示。输出端一般画在输入端的另一侧，在符号边框内标有‘+’号。实际的运算放大器通常必须有正、负电源端，有的品种还有补偿端和调零端。

2.运算放大器的符号运算放大器外形图3.理想集成运算放大器

满足下列条件的运算放大器称为理想集成运算放大器。

（1）开环差模电压放大倍数Aud→∞，

实际上Avd≥80dB即可。（2）差模输入电阻Rid→∞，实际上Rid比输入端外电路的电阻大2～3个量级即可。

（3）输出电阻RO→0，实际上Ro比输入端外电路的电阻小1～2个量级即可。

（4）共模抑制比→∞。（5）输入偏置电流为0。（6）失调电压、失调电流及温漂为0。实际上在做一般原理性分析时，产品运算放大器都可以视为理想的。只要实际的运用条件不使运算放大器的某个技术指标明显下降即可。4.集成运算放大器的电压传输特性

1）电压传输特性

集成运算放大器的电压传输特性曲线2）集成运算放大器的线性应用

集成运算放大器工作在线性区的必要条件是引入深度负反馈。当集成运算放大器工作在线性区时，输出电压在有限值之间变化，而集成运算放大器的Aud→∞，则uid＝uod/Aud≈0，由uid

＝u+－u

－，得u+≈u

－，此式说明，同相端和反相端电压几乎相等，称为虚假短路，简称“虚短”。由集成运算放大器的输入电阻rid→∞，得i+≈i-≈0。此式说明，流入集成运算放大器同相端和反相端的电流几乎为0，称为虚假断路，简称“虚断”。（动画8-2）3）集成运算放大器的非线性应用非线性区—集成运放工作在开环状态或外接正反馈时。

在非线性工作区，集成运放的输入信号超出了线性放大的范围，输出电压不再随输入电压线性变化，而将处于饱和状态，输出电压为正向饱和压降+Uom(正向最大输出电压)或负向饱和负向压降-Uom(负向最大输出电压)。集成运算放大器处于非线性工作状态时，有两个重要的特点：输出电压只有两种状态，不是正向饱和电压+Uom，就是负向饱和电压-Uom。即有：当同相端电压大于反相端电压，也就是uP＞uN时，uo=+Uom；当同相端电压小于反相端电压，也就是uP＜uN时，uo=-Uom；当同相端电压等于反相端电压，也就是uP=uN时，输出电压发生跳转，从+Uom跳到-Uom或从+Uom跳到-Uom。

(2)由于集成运放的输入电阻Rid≈∞，工作在非线性区的集成运放的净输入电流仍然近似为0，即IP=IN≈0，因此“虚断”的概念仍然成立。而在非线性区，集成运放工作在开环状态或外接正反馈