集成运算放大器PPT课件

.,第九章集成运算放大器,第一节集成运算放大器,第二节放大电路中的负反馈,第三节基本运算电路,第四节集成运放用于信号处理,第五节直流稳压电源,.,本章要求：,1.理解集成运算放大器的结构和特点；2.理解放大电路中的负反馈以及负反馈对放大电路性能的影响；3.了解基本运算电路的结构和特点；4.了解集成运算放大器在信号处理中的运用；5.理解稳压电源的结构，了解三端稳压电路的应用。,.,在半导体制造工艺的基础上，把整个电路中的元器件制作在一块硅基片上，构成特定功能的电子电路，称为集成电路(英文简称IC)。集成电路的体积很小，但性能却很好。自1959年世界上第一块集成电路问世至今，只不过才经历了四十来年时间，但它已深入到工农业、日常生活及科技领域的相当多产品中。例如在导弹、卫星、战车、舰船、飞机等军事装备中；在数控机床、仪器仪表等工业设备中；在通信技术和计算机中；在音响、电视、录象、洗衣机、电冰箱、空调等家用电器中都采用了集成电路。集成电路的技术发展将直接促进整机的小型化、高性能化、多功能化和高可靠性。毫不夸张地说，集成电路是工业的“食粮”和“原油”。,.,集成运算放大器简称运放，是一种多端集成电路。集成运放是一种价格低廉、用途广泛的电子器件。早期，运放主要用来完成模拟信号的求和、微分和积分等运算，故称为运算放大器。现在，运放的应用已远远超过运算的范围。它在通信、控制和测量等设备中得到广泛应用。,常见集成电路的封装形式,圆壳式,双列直插式,扁平式,单列直插式,直插式,单列扁平式,第一节集成运算放大器,.,集成运放的型号和种类很多，内部电路也各有差异，但它们的基本组成部分相同，如下图所示：,运放的输入级。利用差分电路的对称特性可提高整个电路的共模抑制比和电路性能。,中间级的主要作用是提高电压增益。一般由多级放大电路组成。,输出级常用电压跟随器或互补电压跟随器组成，以降低输出电阻，提高带负载能力。,集成运放内部主要有上述三个部分，其外部还常接有偏置电路，以便向各级提供合适的工作电流。,.,一、集成运算放大器简介,简单的集成运放电路结构,运放的输入级。利用差分电路的对称特性可提高整个电路的共模抑制比和电路性能。,中间级的主要作用是提高电压增益。一般由多级放大电路组成。,输出级常用电压跟随器或互补电压跟随器组成，以降低输出电阻，提高带负载能力。,.,图示为常用A741集成运放芯片产品实物图,A741集成运放的8个管脚排列图如下：,调零端,反相输入端,同相输入端,负电源端,调零端,输出端,正电源端,空脚,.,标识为“-”和“+”符号的是反相输入端和同相输入端，它们对地电压分别用u-和u+表示，输出是uo。运算放大器的开环电压放大倍数用Auo表示，箭头代表信号从输入向输出流动。,运放的图形符号,.,线性区就是曲线中的斜线部分，斜率是集成运算放大电路的开环差模电压放大倍数Aod，即；饱和区是曲线中的水平直线部分，当集成运算放大电路工作在非线性区时，输出电压只能是正饱和值+Uo(sat)和负饱和值-Uo(sat)，其值接近正负电源电压。,uo,u+u,线性区,理想特性,实际特性,饱和区,O,集成运算放大电路的电压传输特性曲线,.,二、理想集成运算放大器,理想运算放大器符号,理想运算放大器是将集成运放进行理想化，理想化的基本条件是:(1)开环差模电压放大倍数Aod=;(2)差模输入电阻rid=;(3)输出电阻ro=0;(4)共模抑制比Kcm为。,理想集成运算放大电路的电压传输特性曲线,.,反相输入端,A741集成运放图形符号,A741集成运放外部接线图,同相输入端,12V,12V,输出端子,调零电位器,管脚1和5分别与调零电位器的两个固定端相连,调零电位器的可调端与管脚4相连,.,集成运放工作在线性区的特点,由,可知，理想运放工作在线性区时，输,出电压U0与输入电压Ui之间是线性放大关系。,因Au0=，所以可导出,运放工作在线性区差模输入电压等于零，说明，,即理想运放的两个输入端电位相等。,两点等电位相当于短路。理想运放的两个输入端并没有真正短接，但却具有短接的现象称为“虚短”。,又由于理想运放的差模输入电阻ri=，所以可近似地认为两个输入端均无电流流入。这种现象称为“虚断”。,“虚短”和“虚断”是运放工作在线性区的两个重要结论。,.,(1)输出只有两种可能,+Uo(sat)或Uo(sat),(2)i+=i0,仍存在“虚断”现象,当u+u时，uo=+Uo(sat)u+uC时，二极管导通，电源在给负载RL供电的同时也给电容充电，uC增加，uo=uC。,uuC时，二极管截止，电容通过负载RL放电，uC按指数规律下降，uo=uC。,二极管承受的最高反向电压为。,uo,t,O,.,电容滤波电路的特点,(T电源电压的周期),(1)输出电压的脉动程度与平均值Uo与放电时间常数RLC有关。,RLC越大电容器放电越慢输出电压的平均值Uo越大，波形越平滑。,近似估算取：Uo=1.2U(桥式、全波）Uo=1.0U（半波）,当负载RL开路时，UO,为了得到比较平直的输出电压,.,(2)外特性,采用电容滤波时，输出电压受负载变化影响较大，即带负载能力较差。因此电容滤波适合于要求输出电压较高、负载电流较小且负载变化较小的场合。,(3)流过二极管的瞬时电流很大,选管时一般取：IOM=2ID,RLC越大O越高，IO越大整流二极管导通时间越短iD的峰值电流越大。,.,三、串联反馈式稳压电路,串联型稳压电路由基准电压、比较放大、取样电路和调整元件四部分组成。,调整元件,比较放大,基准电压,取样电路,.,当由于电源电压或负载电阻的变化使输出电压UO升高时，有如下稳压过程：,UO,Uf,UB,UO,IC,UCE,由于引入的是串联电压负反馈，故称串联型稳压电路。,.,四、三端集成稳压器,1.三端固定输出线性集成稳压器,三端固定输出线性集成稳压器有78XX（正输出）和79XX（负输出）系列。,2.三端可调线性集成稳压器,三端可调正输出集成稳压器系列有LM117（军用）、LM217（工业用）、LM317（民品）；负输出集成稳压器系列有LM137（军用）、LM237（工业用）、LM337（民用）等输出电压可调，应用更为灵活。,.,3三端集成稳压器的应用,（1）78XX、79XX器件的应用,输入与输出之间的电压差不得低于3V！,为了瞬时增减负载电流时，不致引起输出电压有较大的波动。即用来改善