集成运放（电工电子）.ppt

第16章集成运算放大器 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 16 1集成运算放大器介绍 集成运算放大器的内部结构特点 2 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 3 电阻元件由硅半导体构成 范围在100到30千欧 精度低 高阻值电阻用三极管有源元件代替或外接 1 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 16 1 2集成运放电路简单说明 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 输入级要使用高性能的差分放大电路 输入电阻高 抗干扰能力强 有两个输入端 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 互补输出级要求输出电阻小 一般由互补放大电路或射极输出器构成 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共射极放大电路和带有源负载的高增益放大器 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 差动 对中间级的要求 足够大的电压放大倍数 共射 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 即输出阻抗ro小 1 采用四级以上的多级放大器 输入级和第二级一般采用差动放大器 2 输出级采用互补对称式射极跟随器 以进行功率放大 提高带负载的能力 3 偏置电路 决定各级的静态工作点 采用恒流源电路 16 1 3主要参数 p93 94 一 开环差模电压放大倍数Au0 无外加反馈回路的差模放大倍数 一般在105 107之间 理想运放的Au0为 二 共模抑制比KCMMR 常用分贝作单位 三 差模输入电阻rid ri 1M 有的可达100M 以上 认为趋于 四 输出电阻ro ro0 16 1 4理想运放及其分析依据 理想化的条件主要是 例 若UOM 12V Ao 106 则 ui 12 V时 运放处于线性区 线性放大区 要集成运放工作在线性区 必须在集成运放外部电路引入负反馈 开环工作 电路如图所示 运算放大器的饱和电压为 12V 晶体管T的 50 为了使灯HL亮 则输入电压ui应满足 a ui 0 b ui 0 c ui 0 理想运放的条件 运放工作在线性区的特点 一 理想运放的条件及其工作在线性区的特点 二 工作在饱和区 二 分析运放组成的线性电路的出发点 uo 16 2 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 16 2运算放大器在信号运算的应用 一 反相比例运算电路 结构特点 反馈电阻引到反相输入端 信号从反相端输入 2 电路的输入电阻 ri R1 R2 R1 RF uo 二 同相比例运算电路 结构特点 反馈电阻引到反相输入端 信号从同相端输入 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 16 2 2加法运算电路 作用 将若干个输入信号之和按比例放大 类型 同相求和和反相求和 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 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 此电路如果以u 为输入 则输出为 u 与ui1和ui2的关系如何 流入运放输入端的电流为0 虚开路 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 电路分析法求u 16 2 3减法运算 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 虚短路 虚开路 虚开路 双运放的运算电路 例 三运放电路 例 虚短 虚断 输入方波 输出是