模拟电子技术基础简明教程(第三版)杨素行--第四章ppt课件

第四章集成运算放大电路,4.1集成放大电路的特点,4.2集成运放的基本组成部分,4.3集成运放的典型电路,4.4集成运放的主要技术指标,4.5理想运算放大器,4.6各类集成运放的性能特点,4.7集成运放使用中的几个具体问题,4.1集成放大电路的特点,集成电路简称IC(IntegratedCircuit),集成电路按其功能分,数字集成电路,模拟集成电路,模拟集成电路类型,集成运算放大器；集成功率放大器；集成高频放大器；集成中频放大器；集成比较器；集成乘法器；集成稳压器；集成数/模和模/数转换器等。,集成电路的外形,图4.1.1集成电路的外形,(a)双列直插式,(b)圆壳式,(c)扁平式,集成运算放大电路特点：,1.对称性好，适用于构成差分放大电路。,2.集成电路中电阻，其阻值范围一般在几十欧到几十千欧之间，如需高阻值电阻时，要在电路上另想办法。,3.在芯片上制作三极管比较方便，常常用三极管代替电阻(特别是大电阻)。,4.在芯片上制作比较大的电容和电感非常困难，电路通常采用直接耦合电路方式。,5.集成电路中的NPN、PNP管的值差别较大，通常PNP的10。,4.2集成运放的基本组成部分,实质上是一个具有高放大倍数的多级直接耦合放大电路。,图4.2.1集成运算的基本组成,4.2.1偏置电路,向各放大级提供合适的偏置电路，确定各级静态工作点。,一、镜像电流源(电流镜CurrentMirror),基准电流,由于UBE1=UBE2，VT1与VT2参数基本相同，则,IB1=IB2=IB；IC1=IC2=IC,所以,当满足2时，则,图4.2.2,二、比例电流源,由图可得,UBE1+IE1R1=UBE2+IE2R2,由于UBE1UBE2，则,忽略基极电流，可得,两个三极管的集电极电流之比近似与发射极电阻的阻值成反比，故称为比例电流源。,图4.2.3比例电流源,三、微电流源,在镜像电流源的基础上接入电阻Re。,引入Re使UBE2UBE1，且IC20，VT1导通，VT2截止iC1：+VCCVT1RL地,uIu-时，uO=+UOPP当u+u-时,uO=-UOPP,1.uO的值只有两种可能,在非线性区内，(u+-u-)可能很大，即u+u-。“虚地”不存在,2.理想运放的输入电流等于零,实际运放Aod，当u+与u-差值比较小时，仍有Aod(u+-u-)UOPP，运放工作在线性区。,例如：F007的Uopp=14V，Aod2105，线性区内输入电压范围,但线性区范围很小。,图4.5.2集成运放的传输特性,4.6各类集成运放的性能特点,一、高精度型,性能特点：,漂移和噪声很低，开环增益和共模抑制比很高，误差小。,二、低功耗型,性能特点：,静态功耗一般比通用型低12个数量级(不超过毫瓦级)，要求电压很低，有较高的开环差模增益和共模抑制比。,三、高阻型,性能特点：,通常利用场效应管组成差分输入级，输入电阻高达1012。,高阻型运放可用在测量放大器、采样-保持电路、带通滤波器、模拟调节器以及某些信号源内阻很高的电路中。,四、高速型,大信号工作状态下具有优良的频率特性，转换速率可达每微秒几十至几百伏，甚至高达1000V/s，单位增益带宽可达10MHz，甚至几百兆欧。,性能特点：,常用在A/D和D/A转换器、有源滤波器、高速采样-保持电路、模拟乘法器和精度比较器等电路中。,五、高压型,性能特点：,输出电压动态范围大，电源电压高，功耗大。,六、大功率型,性能特点：,可提供较高的输出电压较大的输出电流，负载上可得到较大的输出功率。,4.7集成运放使用中的几个具体问题,4.7.1集成运放参数的测试,4.7.2使用中可能出现的异常现象,1.不能调零,调零电位器故障；,电路接线有误或有虚焊；,反馈极性接错或负反馈开环；,集成运放内部损坏；,重新接通即可恢复为输入信号过大而造成“堵塞”现象,2.漂移现象严重,存在虚焊点,运放产生自激振荡或受强电磁场干扰,集成运放靠近发热元件,输入回路二极管受光照射,调零电位器滑动端接触不良,集成运放本身损坏或质量不合格,3.产生自激振荡,按规定部位和参数接入校正网络,防止反馈极性接错,避免负反馈过强,合理安排接线，防止杂散电容过大,4.7.3集成运放的保护,1.输入保护,(a)反相输入保护,(b)同相输入保护,图4.7.1输入保护,2.电源极性错接保护,保护元件：VD1、VD2,3.输出端错接保护,保护元件：稳压管VDZ1、VDZ2,图4.7.3利用稳压管保护运放,图4.7.2电源