电子技术课件第3章-集成运算放大电路

1、 电子技术基础电子技术课件第电子技术课件第3 3章章- -集成运算放大集成运算放大电路电路2014042520140425 电子技术基础零点漂移：零点漂移：0,0Ouui零漂产生的原因：零漂产生的原因：主要是温度的影响主要是温度的影响电路的特点：电路的特点：参数对称，双端输入、双端输出。参数对称，双端输入、双端输出。采用差动输入方式抑制零点漂移。采用差动输入方式抑制零点漂移。返回3.1 差动放大电路能力知识点能力知识点1 基本差动放大电路基本差动放大电路 电子技术基础抑制零漂的原理：抑制零漂的原理：由于电路参数对称，当温度升高时，有由于电路参数对称，当温度升高时，有2121,CCCCUUII0

2、21OCCUUu双端输出：零点漂移：零点漂移：0,0Ouui此电路的缺点：单端输出零点漂移仍然存在。此电路的缺点：单端输出零点漂移仍然存在。返回 电子技术基础2. 典型差动放大电路典型差动放大电路电路的特点：电路的特点：引入负反馈电阻引入负反馈电阻RE ，抑制了每管，抑制了每管的零漂。的零漂。抑制零漂的原理：抑制零漂的原理：T2C1CIIEIERU21BEBEUU1BI2BI1CI2CI返回 电子技术基础3. 差动放大电路的信号输入方式差动放大电路的信号输入方式（1）共模信号）共模信号21iiuu 共模信号是干扰信号、温漂共模信号是干扰信号、温漂信号，是需要抑制的信号。信号，是需要抑制的信号。

3、（2）差模信号）差模信号21iiuu差模信号是有用的信号，是差模信号是有用的信号，是需要放大的信号。需要放大的信号。21iiuu比较信号是有用的信号，是比较信号是有用的信号，是需要放大的信号。需要放大的信号。（3）比较信号）比较信号差动放大电路的差动放大电路的静态与动态分析静态与动态分析与阻容耦合放大与阻容耦合放大电路相同，请读电路相同，请读者自行分析。者自行分析。返回 电子技术基础 差动放大电路在实际应用中，信号源需要有“接地”点，以避免受到干扰，或者负载需要有“接地”点，以便能安全的工作。 根据信号源和负载的接地情况，差动放大电路有四种接法，分别是单端输入单端输出、单端输入双端输出双端输入

4、单端输出、双端输入双端输出。能力知识点能力知识点2 2 差动放大电路的接法差动放大电路的接法 电子技术基础1.单端输入单端输出单端输入单端输出如图所示，Ui1=Ui,Ui2=0,UO为RL的对地电压。 单端输入单端输出接法 电子技术基础2. 单端输入双端输出单端输入双端输出如图所示，Ui1=Ui,Ui2=0,UO为RL两端的电压差。单端输入双端输出接法 电子技术基础3.双端输入单端输出双端输入单端输出如图所示，Ui1= Ui2=Ui ，UO为RL的对地电压。 双端输入单端输出接法 电子技术基础4.双端输入双端输出双端输入双端输出如图所示，Ui1= Ui2=Ui ，UO为RL两端的电压差。 双端

5、输入双端输出接法 电子技术基础 为了提高基本差动放大电路的共模抑制为了提高基本差动放大电路的共模抑制比，除了要尽可能把电路做到对称外，还比，除了要尽可能把电路做到对称外，还必须要增大必须要增大ReRe，但，但ReRe阻值过大时，会造成阻值过大时，会造成ReRe上的直流压降增大，差动放大电路的动上的直流压降增大，差动放大电路的动态输出范围就会减小，为了解决此问题，态输出范围就会减小，为了解决此问题，需要对基本差动放大电路进行改进，其中需要对基本差动放大电路进行改进，其中具有恒流源的差动放大电路，就能解决问具有恒流源的差动放大电路，就能解决问题。题。能力知识点能力知识点3 3 基本差动放大电路的改

6、进基本差动放大电路的改进 电子技术基础 电子技术基础3.2 3.2 集成运算放大电路的结构集成运算放大电路的结构及其应用电路及其应用电路 运算放大器是由许多晶体管组成的集成电路。运算放大器是由许多晶体管组成的集成电路。早期主要用于放大信号，完成信号的加法早期主要用于放大信号，完成信号的加法, ,积分，积分，微分等数学运算因而被称为运算放大器。微分等数学运算因而被称为运算放大器。运算放大器运算放大器: :集成电路集成电路: : 将整个电路的各个将整个电路的各个元件做在一个半导体基片上。元件做在一个半导体基片上。返回能力知识点能力知识点1 1 集成运算放大电路的相关概念集成运算放大电路的相关概念

7、电子技术基础随着集成电路技术的发展，制造集成电路的随着集成电路技术的发展，制造集成电路的成本越来越低，使集成运算放大器的应用越来越成本越来越低，使集成运算放大器的应用越来越广泛。广泛。返回 电子技术基础 运算放大器的运算放大器的实际应用实际应用(1)(1)信号的运算电路信号的运算电路比例、加、减、对数、比例、加、减、对数、指数、积分、微分等运指数、积分、微分等运算。算。产生正弦波、方波、锯齿产生正弦波、方波、锯齿波等波形。波等波形。(2)(2)信号的处理电路信号的处理电路(3)(3)信号的产生电路信号的产生电路有源滤波器、精密整流有源滤波器、精密整流电路、电压比较器、采电路、电压比较器、采样样

8、保持电路。保持电路。返回 电子技术基础1.1.运算放大器的组成（内部电路）运算放大器的组成（内部电路）iu集成运放的组成及主要技术指标返回 电子技术基础 集成运放集成运放LM324LM324内部结构内部结构两个输入端两个输入端一个输出端一个输出端正电源正电源负电源负电源返回 电子技术基础 集成运放的基本结构集成运放的基本结构输入级输入级中间级中间级输出级输出级反相端反相端同相端同相端T T3 3T T4 4T T5 5T T1 1T T2 2I IS Suu0uCCUCCU返回 电子技术基础2 2脚：反相输入端脚：反相输入端3 3脚：同相向输入端脚：同相向输入端4 4脚、脚、7 7脚：正负电源

9、端脚：正负电源端6 6脚：输出端脚：输出端1 1脚、脚、5 5脚：外接调零端脚：外接调零端8 8脚：空脚脚：空脚运算放大器的表示符号运算放大器的表示符号8 8个管脚的运放个管脚的运放A74123451786EEuuou在电路符号图中一般在电路符号图中一般不画出直流电源端。不画出直流电源端。返回 电子技术基础 在反相端和同相端之间加一电压在反相端和同相端之间加一电压 ，可得，可得输出输出uo和输入和输入ui之间的电压传输特性曲线：之间的电压传输特性曲线：iu线性区：线性区：iuuAuoo非线性区：非线性区：oMoUu特点：线性区很窄，放大倍数很高。特点：线性区很窄，放大倍数很高。返回能力知识点能

10、力知识点2 2 集成运算放大器应用集成运算放大器应用的分析依据的分析依据 电子技术基础运算放大器的主要技术指标运算放大器的主要技术指标（1 1）开环电压放大倍数）开环电压放大倍数即是无负反馈时的放大倍数，一般实际运放的即是无负反馈时的放大倍数，一般实际运放的开环电压放大倍数为开环电压放大倍数为74o1010uA（2 2）最大输出电压）最大输出电压UoM既是在不失真的情况下输出的最大电压，此电既是在不失真的情况下输出的最大电压，此电压一般等于正、负电源的电压。即压一般等于正、负电源的电压。即CCUUoM返回 电子技术基础（3 3）差模输入电阻）差模输入电阻ridrid通常为几兆欧。通常为几兆欧。

11、（4 4）差模输出电阻）差模输出电阻roro通常为几十欧。通常为几十欧。返回 电子技术基础（5 5）共模抑制比）共模抑制比KCMR即是差模放大倍数与共模放大倍数之比。即是差模放大倍数与共模放大倍数之比。cdodCMRAAK此值很高。此值很高。返回 电子技术基础理想运放的条件及分析依据 1.1.理想运放的条件理想运放的条件(1) (1) A (2) (2) Ri (3) Ro 02.2.理想运放的分析依据理想运放的分析依据输入端的虚短) 1 (输入端的虚断)2(输入端的虚地)3(返回 电子技术基础)(oouuAuu0ooouAuuuu0uu uuiu（1 1）输入端的虚短）输入端的虚短（2 2）

12、输入端的虚断）输入端的虚断0iuruiiidi0ii返回 电子技术基础（3 3）输入端的虚地）输入端的虚地0ii uu0u0u uu0u三个分析依据：三个分析依据：返回 电子技术基础能力知识点能力知识点3 3 集成运算放大电路的基本运算集成运算放大电路的基本运算电路电路 分析的问题：分析的问题：1.1.输出电压与输入电压之间的关系。输出电压与输入电压之间的关系。 运算电路：运算电路：比例、加法、减法、积分与微分、比例、加法、减法、积分与微分、 对数与反对数及乘除法等运算。对数与反对数及乘除法等运算。2.2.放大倍数放大倍数3.3.分析输出波形分析输出波形4.4.设计运算电路设计运算电路返回 电

13、子技术基础1.1.反相比例运放电路反相比例运放电路比例运算电路 1.1.电路结构电路结构2. 利用虚短，虚断和虚地的利用虚短，虚断和虚地的概念分析概念分析f1f10iiiiii就有就有FoiRuuRuu1FoiRuRuu10求出求出12fRRuuAiouiFuRRu1o返回 电子技术基础2. 同相比例运算电路同相比例运算电路ouRRRuif110oiiuRRRuuuuf11又即即1o1F1)1 (RRuuAuRRuFiouio返回 电子技术基础3. 电压跟随器电压跟随器,0,1时当FRRiouu 同号器同号器特点：输入电阻大， 输出电阻小。 存在串联电压负反馈。返回 电子技术基础电压跟随器的作

14、用电压跟随器的作用1R2RLR1u2u2u1u1R2RLR2u负载电阻开路时负载电阻开路时:12122uRRRu接入负载电阻时接入负载电阻时:12122/uRRRRRuLL接入运放之后接入运放之后:12122uRRRu负载的接入不影响负载的接入不影响2u返回 电子技术基础【例例3.13.1】已知电路如图所示，试求输出电压已知电路如图所示，试求输出电压uo和静态平衡电阻和静态平衡电阻R2、R3。解：解：iFuRRu)1 (111oiFFFuRRRRuRRu)1 (11421o42o243112/FFRRRRRR第一级为同相比第一级为同相比例运算电路，即例运算电路，即第二级为反相比第二级为反相比例

15、运算电路，即例运算电路，即静态平衡电阻：静态平衡电阻：返回 电子技术基础f3210iiiiiiiiFoiiiRuRuRuRuu1331221110Fo133122111RuuRuuRuuRuuiii)(133122111oRuRuRuRuiiiF)(,32111131211iiiFouuuRRuRRRR时当加法运算电路 )(,1321o1iiiFuuuuRR 时当返回 电子技术基础【例例3.23.2】。试求在图示电路中，已知o121,k5,k10V,1V,1uRRRuuFii解：V111oiFuRRuV4) 11(2)(22o1oiuuRRu返回 电子技术基础减法运算电路 解：用叠加原理分析解

16、：用叠加原理分析11o210iFiiuRRuuu 。单独作用时，232311o12)1 ()1 (0iFFiiuRRRRRuRRuuu 。单独作用时，2323111ooo)1 (iFiFuRRRRRuRRuuu 返回 电子技术基础2323111ooo)1 (iFiFuRRRRRuRRuuu ）（时，和当121o321iiFFuuRRuRRRR12o1iiFuuuRR时，当返回 电子技术基础【例例3.33.3】。试求输出电压已知电路如图所示。ouV9312) 1(26261111o1RRRRu解：oo33o322uuRRu92oo1o3ouuuuV339ou返回 电子技术基础练习一练习一 写出如

17、图所示各电路中的输入、输出电写出如图所示各电路中的输入、输出电 压的关系式。压的关系式。返回 电子技术基础能力知识点能力知识点4 4 集成运算放大电路的其他应用集成运算放大电路的其他应用产生正弦波、方波、锯齿产生正弦波、方波、锯齿波等波形波等波形(1)(1)信号的处理电路信号的处理电路(2)(2)信号的产生电路信号的产生电路有源滤波器、精密整流电路、有源滤波器、精密整流电路、电压比较器、采样电压比较器、采样保持电保持电路。路。运放的其他应用：运放的其他应用：返回 电子技术基础线性应用1.1.电压电流转换电路电压电流转换电路1110RuRuiiiiuuuiLi输出电流与输入电压成正比，与负载电阻

18、无关。输出电流与输入电压成正比，与负载电阻无关。返回 电子技术基础2.2.恒电压源电路恒电压源电路ZFURRu1o输入信号从稳压管两端取出，输出电压与输入信号从稳压管两端取出，输出电压与UZ成正成正比，输出电压稳定。比，输出电压稳定。改变改变RF ,输出电压可调。输出电压可调。返回 电子技术基础非线性应用非线性应用：运算放大器不外加负反馈，运放非线性应用：运算放大器不外加负反馈，运放 工作在开环状态或者正反馈状态。工作在开环状态或者正反馈状态。分析依据：分析依据：mmUuuuUuuuoooo,返回 电子技术基础1.1.电压比较器电压比较器oMooMoUuUuUuUuRiRi电压传输特性电压传输特性是基准信号是输入信号RiUu返回 电子技术基础过零比较器过零比较器oMooMo00UuuUuuii电压传输