西电第11章电工电子学集成运算放大器

1、11.5 应用举例应用举例 第第11章章 集成运算放大电路集成运算放大电路 返回下一页上一页部分运算放大器外形图 随着半导体技术的发展，可将很多的晶体管、电阻元件和引线制作在面积非常小的硅片小的硅片上，称为集成电路。集成运算放大器是一种高放大倍数的多级直接耦合放大电路，最初用于信号运算，所以称为第第11章章 集成运算放大电路集成运算放大电路 特点：特点：输入级采用差分放大电路，抑制干扰，接收输入信号。输入级采用差分放大电路，抑制干扰，接收输入信号。 中间级采用多级共射电路，起电压放大作用。中间级采用多级共射电路，起电压放大作用。 输出级采用互补对称放大电路和共集放大电路，输出级采用互补对称放大

2、电路和共集放大电路， ro 很小，带负载能力很强。很小，带负载能力很强。直接耦合的多级放大电路，电压放大倍数很高。直接耦合的多级放大电路，电压放大倍数很高。 体积小、重量轻、功耗低、可靠性高。体积小、重量轻、功耗低、可靠性高。输入级输入级 中间级中间级 输出级输出级 输入端输入端 输出端输出端 集成运算放大器的组成集成运算放大器的组成第第11章章 集成运算放大电路集成运算放大电路 1、运算放大器的符号、运算放大器的符号 公共端，接地端公共端，接地端 u不是指负电压，不是指负电压，表示输出电压与表示输出电压与输入端电压反向。输入端电压反向。uou+u 二、运算放大器模型二、运算放大器模型 、 正

3、负直流电源正负直流电源CVCV左侧左侧a“-”端为反相输入端，端为反相输入端，左侧左侧b“+”端为同相输入端，端为同相输入端，a a、b :b :输入端输入端o o: : 输出端输出端其电位用其电位用u-表示。表示。其电位用其电位用u+表示。表示。（1）如果从）如果从a端和端和b端分别同时端分别同时 加入电压加入电压u+和和u-，则有：，则有： 其中，其中，Au u为运放的电压放大倍数（或电压增益的绝对值）。为运放的电压放大倍数（或电压增益的绝对值）。 为差动电压，运放的这种输入情况称为差动输入。为差动电压，运放的这种输入情况称为差动输入。o()uuduA uuA u(2)只在反相输入端输入电

4、压，即其只在反相输入端输入电压，即其“+”端接地，则有：端接地，则有：ouuA u （3）只在同相输入端输入电压，即其）只在同相输入端输入电压，即其“-”端接地，则有：端接地，则有：ouuA u返回下一页上一页uou+oba+ududuuuuA 运算放大器模型运算放大器模型6CF741 81723456集成运算放大器的图形符号、引脚和外部接线图集成运算放大器的图形符号、引脚和外部接线图 净输入电压净输入电压 运算放大器的符号运算放大器的符号 ud uuuo Ao 同相输入端同相输入端 反相输入端反相输入端 输出端输出端 + UCCUEE8 7 100 dB231 5 4 6uu+uo 7 uo

5、= = f( (ud) )线性区线性区 uo = Ao ud = Ao ( uu)饱和区饱和区 正饱和电压：正饱和电压： uo =USATUCC 负饱和电压：负饱和电压： uo =USATUEE udOuo负饱和区负饱和区正饱和区正饱和区线性线性区区USAT+USAT电压传输特性电压传输特性ud uuuo Ao 8净输入净输入 信号信号xD D 输出信号输出信号 xO 输入信号输入信号 xI放大电路放大电路 Ao 比较环节比较环节 开环放大倍数：开环放大倍数： Ao = xoxD 闭环放大倍数闭环放大倍数： Af =xo xI 反馈系数：反馈系数： xFxo F =反馈信号反馈信号 xF 反馈

6、电路反馈电路F反馈示意图反馈示意图第第11章章 集成运算放大电路集成运算放大电路 9 正反馈正反馈: xF 与与 xI 作用相同作用相同, 使使 xD 增加；增加； 负反馈负反馈: xF 与与 xI 作用相反作用相反, 使使 xD 减小。减小。 电流反馈：反馈信号取自输出电流，电流反馈：反馈信号取自输出电流，xF iO； 电压反馈：反馈信号取自输出电压，电压反馈：反馈信号取自输出电压，xF uO。 串联反馈串联反馈: xF 与与 xI 以串联的形式作用于净输入端；以串联的形式作用于净输入端； 并联反馈并联反馈: xF 与与 xI 以并联的形式作用于净输入端。以并联的形式作用于净输入端。 判断方

7、法：瞬时极性法。判断方法：瞬时极性法。 Ao RF RL R R1R2 uO uI uF uD uO RFiF R1R2uI iI iD RL正反馈正反馈负反馈负反馈11uO RFiF R1R2uI iI iD RL输出端短路法输出端短路法: 令令RL= 0，此时此时 uO=0， 若若 xF = 0 则为电压反馈，否则为电流反馈。则为电压反馈，否则为电流反馈。输出端开路法输出端开路法: 令令RL=，此时，此时 iO=0， 若若 xF = 0 则为电流反馈，否则为电压反馈。则为电流反馈，否则为电压反馈。 Ao RF RL R R1R2 uO uI uF uD 判断方法判断方法 电压反馈电压反馈电

8、流反馈电流反馈12uO RFiF R1R2uI iI iD RL Ao RF RL R R1R2 uO uI串联反馈在输入端是以电压的形式出现的；串联反馈在输入端是以电压的形式出现的； 并联反馈在输入端是以电流的形式出现的并联反馈在输入端是以电流的形式出现的。 判断方法判断方法 并联反馈并联反馈串联反馈串联反馈13 开环电压放大倍数：开环电压放大倍数：Ao 开环输入电阻：开环输入电阻：ri 开环输出电阻：开环输出电阻：ro0 u uuo ud 理想运放的符号理想运放的符号 14uo = USATUCC (2) 当当 uu时，时， 即即 ud 0 Ououd+USATUSAT 不加反馈时，稍有不

9、加反馈时，稍有 ud 即进入饱和区。即进入饱和区。理想运算放大器理想运算放大器的电压传输特性的电压传输特性u uuo ud 15id 反馈电路反馈电路 u uuo (1) Ao uoAoud = 0 u = u (2) ri ud riid = 0= i = i + 故称为故称为。 故称为故称为或或。 引入负反馈后的理想运放引入负反馈后的理想运放 u uuo ud 16 11| F | Ao | d | Ao | | Ao | = d | Af | | Af | d | Af | | Af | d | Ao | | Ao | 故电压放大倍数的稳定性提高了故电压放大倍数的稳定性提高了。 | Ao

10、 |1| F | Ao | | Af | =1 1若为深度负反馈若为深度负反馈, | F | Ao | 1 d | Af | | Af | d | Ao | | Ao | UR 时，时， uO =UOM 晶体管晶体管 T 饱和导通，饱和导通， KA线圈通电线圈通电, KA产生动作，产生动作，切除加热电源，切除加热电源，实现过温保护。实现过温保护。 uO R1 R2 uI UCC R4 R3 UR T KA 例例 11.4 43+UOMUOM当当 uO= + UOM 时时, u+ = UH = RF R2 + RF UR + R2 R2 + RF UOM 当当 uO=UOM 时时, u+ = UL =RF R2 + RF UR R2 R2 + RF UOM O uO uIULUHuO+ _R1 R2uI UR RF 滞回电压比较器滞回电压比较器 电压传输特性电压传输特性 上