第四章集成运放教案.doc

第4章 集成运算放大器本章要求：1了解集成运算放大电路的组成与特点。2熟悉运算放大器的图形符号和工作特点。3掌握运算放大器闭环和开环状态下的分析方法。 4熟悉单门限比较器、双门限比较器的组成和工作原理。本章重点：集成运放的符号、特点及其分析方法。本章难点：集成运放的线性和非线性应用。教学时数：4学时教学方法：自学+多媒体教学4.1 集成运算放大器简介一、集成运算放大器的组成1、输入级：输入电阻高，能减小零点漂移和抑制干扰信号，都采用带恒流源的差放 。 2、中间级：要求电压放大倍数高。常采用带恒流源的共发射极放大电路构成。 3、输出级：与负载相接，要求输出电阻低，带负载能力强，一般由互补对称电路或射极输出器构成。 4、偏置电路：向集成运放内部各级电路提供即合适又稳定的静态工作点电流，一般由各种电流源电路构成。二、集成运放电路的图形符号及外形三、集成运放的理想化条件1、开环电压放大倍数趋于无穷，Auo 。2、差模输入电阻趋于无穷， rid 。3、开环输出电阻趋于0， ro 0 。4、共模抑制比趋于无穷， KCMR 。三、理想运放的两个重要结论1、虚短-净输入电压upuN=0，即 up=uN 。 2、虚断-两个输入端的输入电流为零，即 ip=iN=0。小结： 1、集成运算放大电路的组成及各部分电路的作用。2、集成运算放大电路的图形符号及含义。 3、集成运算放大电路的理想化条件。 4、虚断和虚短。布置作业：看书4.2 集成运放的线性应用一、比例运算电路1、反相比例运算（1）电路组成：-输入信号和反馈信号都加在集成运放的反相输入端。l* Rf为反馈电阻。l* R2为平衡电阻，取值为R2=R1/Rf，抑制零点漂移。（2）输出与输入信号的关系 因虚断，i+= i = 0 ， 所以 i1 if 因虚短, 所以u=u+= 0，称反相输入端“虚地” 反相输入的重要特点。 （3）电路特点： Auf为负值，即 uo与 ui 极性相反。因为 ui 加在反相输入端。 Auf 只与外部电阻 R1、RF 有关，与运放本 身参数无关。 | Auf | 可大于 1，也可等于 1 或小于 1 。 因u= u+= 0 ， 所以反相输入端“虚地”。 电压并联负反馈，输入、输出电阻低，ri = R1。共模输入电压低。2、同相比例运算 （1）电路组成 平衡电阻R2=R1/RF （2）输出与输入信号的关系 因虚断，所以u+ = ui 因虚短，所以 u = ui ，反相输入端不“虚地” （3）电路特点 Auf 为正值，即 uo与 ui 极性相同。因为 ui 加在同相输入端。 Auf只与外部电阻 R1、RF 有关，与运放本 身参数无关。 Auf 1 ，不能小于 1 。u = u+ 0 ，反相输入端不存在“虚地”现象。 电压串联负反馈，输入电阻高、输出电阻低，共模输入电压可能较高。二、和差运算电路1、反相求和电路（1）电路组成 -增加多个输入信号（2）输出与输入关系如果使R1 = R2 =R3 = R ，则如果使Rf = R ，则2、差动输入电路（1）电路组成-减法运算电路可看作是反相比例运算电路与同相比例运算电路的叠加。（2）输出与输入关系-利用叠加原理 如果R1=R2，R3=R4，则例：P76-4-1三、积分、微分运算电路1、积分运算电路 i1 = if 2、微分运算电路 ic = iR 小结： 1、同相和反相比例运算电路的特点。 2、求和和减法运算电路的特点。布置作业：P81-1、34.3 集成运放的非线性应用一、电压比较器的工作原理 1、当输入电压ui大于参考电压UR，即uiUR时，集成运放输出电压为-Uom.。 2、当输入电压ui小于参考电压UR，即ui 0 时，uo1 =+Uo ；当 ui 0 时，uo1 =-Uo 。3、单限电压比较器4、滞回电压比较器当 uo = + Uo(sat)， 则 当 uo = Uo(sat)， 则 上门限电压 U+ ： ui 逐渐增加时的门限电压 下门限电压U+： ui 逐渐减小时的门限电压 小结： 电压比较器的工作原理。布置作业：看书4.4 集成运放的使用一、使用前注意事项1、辨认引脚，以便正确连线。2、用万用表的电阻档，对照引脚测试有无短路和断路现象。3、多余内部无自动稳零措施的运放需外加调零电路，使之在输入信号为零时输出电压也为零。3、对于单电源供电的运放，有时还需要在输入端加直流偏置电压，设置合适的静态输出电压，以便能放大正负两个方向的变化信号。4、为防止电路产生自激振荡，在集成运放的电源端加上去耦电容，有的还需要外接补偿电容。二、集成运放的保护问题1、电源保护-要注意二极管的反向工作电压必须高于电源电压2、输入保护 -措施是在输入电路上接入二极管 V1、V2。3、输出保护 -在集成运放输出电路上反向串联两只稳压二极管 V1 和 V2 ，即可构成对集成运算放大器的输出保护电路，三、集成运放的正确选择1、没有特殊要求的场合，应尽量选用通用型集成运放；2、当一个系统中使用多个运放时，应尽量选用多运放集成电路。小结：1、集成运放的使用注意事项。2、集成运放的保护。布置作业：看书教学方法说明导入新课： 利用多媒体演示实际生产生活中集成运算放大器的外形和应用实例。在讲集成运放的符号时，注意提醒学生旧的或国外的其他画法，如三角形画法。注意讲清符号中各个部分的含义。对于理想运放的“虚断”和“虚短”，要说清物理含义，阐明来龙去脉。复习虚短和虚断的特点。引导学生自行推出反相比例运算的特点。引导学生根据反相比例运算电路的推导过程，来推出同相比例运算的输出和输入的关系及电路特点。复习基尔霍夫定律。学生自行分析输出与输入的关系。复习叠加原理的解题方法。教师引导教师引导教师提问，学生回答。自学内容想一想：在前面的学习过程中，是否见过函数信号发生器？它有什么样的功能