集成运放电路.ppt

5 1 第五章集成运放电路 5 1集成运放概述 5 2运放工作在线性区时的特点 5 3信号的运算电路 5 2 集成电路 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 功耗小 集成电路的分类 模拟集成电路 数字集成电路 小 中 大 超大规模集成电路 5 1集成运放概述 5 3 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 5 4 ri大 几十k 几百k 运放的特点 ro小 几十 几百 Ao很大 104 107 运放符号 原符号 国家标准符号 5 5 根据国家标准图形符号为 令ui u u uo uiAo 反相输入端 当u 0 uo u Ao 输出与输入相位上差180 反相输入端 当u 0 输出与输入相位上同相 uo u Ao 5 6 Ao 为放大器未接反馈电路时的电压放大倍数 开环电压增益 Ao 103 107 Ao 5 7 Ao越大 运放的线性范围越小 必须在输出与输入之间加负反馈才能使其扩大输入信号的线性范围 例 若UOM 12V Ao 106 则 ui 12 V时 运放处于线性区 线性放大区 5 2运放工作在线性区时的特点 5 8 由于运放的开环放大倍数很大 输入电阻高 输出电阻小 在分析时常将其理想化 称其所谓的理想运放 理想运放的条件 放大倍数与负载无关 分析多个运放级联组合的线性电路时可以分别对每个运放进行 运放工作在线性区的特点 一 在分析信号运算电路时对运放的处理 5 9 二 分析运放组成的线性电路的出发点 虚短路虚开路放大倍数与负载无关 可以分开分析 5 10 5 11 5 3 1比例运算电路 作用 将信号按比例放大 类型 同相比例放大和反相比例放大 方法 引入深度负反馈 这样输出电压与运放的开环放大倍数无关 与输入电压和反馈系数有关 5 3信号的运算电路 5 12 i1 i2 1 放大倍数 虚短路 虚开路 一 反相比例运算电路 结构特点 负反馈引到反相输入端 信号从反相端输入 虚开路 5 13 uo 结论 uo与ui成比例关系称比例器 负号表示uo与ui反相 当R1 R2 Au 1称反相器 Au只与R2和R1的比值有关 与运放本身的参数无关 稳定性好 精度高 5 14 例 求Au i1 i2 虚短路 虚开路 5 15 5 16 二 同相比例运算电路 u u ui 虚短路 虚开路 结构特点 负反馈引到反相输入端 信号从同相端输入 5 17 此电路输入电阻大 输出电阻小 在电路中作用与分离元件的射极输出器相同 但是电压跟随性能好 三 电压跟随器 结构特点 输出电压全部引到反相输入端 信号从同相端输入 电压跟随器是同相比例运算放大器的特例 5 18 5 3 2加减运算电路 作用 将若干个输入信号之和或之差按比例放大 类型 同相求和和反相求和 方法 引入深度电压并联负反馈或电压串联负反馈 这样输出电压与运放的开环放大倍数无关 与输入电压和反馈系数有关 5 19 一 反相求和运算 实际应用时可适当增加或减少输入端的个数 以适应不同的需要 5 20 调节反相求和电路的某一路信号的输入电阻 不影响输入电压和输出电压的比例关系 调节方便 5 21 二 同相求和运算 实际应用时可适当增加或减少输入端的个数 以适应不同的需要 5 22 此电路如果以u 为输入 则输出为 u 与ui1和ui2的关系如何 注意 同相求和电路的各输入信号的放大倍数互相影响 不能单独调整 流入运放输入端的电流为0 虚开路 5 23 左图也是同相求和运算电路 如何求同相输入端的电位 提示 1 虚开路 流入同相端的电流为0 2 节点电位法求u 5 24 三 单运放的加减运算电路 实际应用时可适当增加或减少输入端的个数 以适应不同的需要 5 25 虚短路 虚开路 虚开路 5 26 解出 单运放的加减运算电路的特例 差动放大器 5 27 四 双运放的加减运算电路 5 28 五 三运放电路 5 29 虚短路 虚开路 5 30 三运放电路是差动放大器 放大倍数可变 由于输入均在同相端 此电路的输入电阻高 5 31 5 3 3微分运算电路与积分运算电路 u u 0 一 微分运算 5 32 输入方波 输出是三角波 二 积分运算 5 33 其他一些运算电路 对数与指数运算电路 乘法与除法运算电路等 不作为讲授内容 积分电路的主要用途 1 在电子开关中用于延迟 2 波形变换 例 将方波变为三角波 3 A D转换中 将电压量变为时间量 4 移相 5 34 例 如图所示运算放大器电路 试求输出U1 U2 U3 5 35 5 36 5 37 5 38 5 39 5 40 例 电路如图1所示 DZ的稳定电压为6V 若忽略其正向压降 求 1 当uI 0 6V时 u01 u02 u03及u0 2 当uI波形如图2时 画出u0波形图 图1 图2 5 41 uI 0 6V UZ 6V UZ 6V uI 0 6V UZ 6V 5 42 UZ 6V uI 0 6V 当uI波形如图2时 画出u0波形图 u03 6V是u0被DZ限幅的转