第7章集成运算放大器及其应用

1、7.1 7.1 集成运算放大电路概述集成运算放大电路概述 7.2 7.2 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 7.3 7.3 集成运算放大器的线性应用集成运算放大器的线性应用 7.4 7.4 集成运算放大器的非线性应用集成运算放大器的非线性应用 7.5 7.5 集成运算放大器使用时的注意事项集成运算放大器使用时的注意事项 7.6 7.6 集成运算放大器的应用举例集成运算放大器的应用举例 第第7 7章章 集成运算放大器及其应用集成运算放大器及其应用7.1 7.1 集成运算电路概述集成运算电路概述7.1.1 7.1.1 集成运算放大器的组成及工作原理集成运算放大器的组成及工作原理1 1、集成运算

2、放大器的组成、集成运算放大器的组成输入级输入级中间级中间级输出级输出级u+u-uo差放差放放大差摸信号放大差摸信号抑制共模信号抑制共模信号输入电阻大输入电阻大共射共射放大倍数高放大倍数高射极输出器射极输出器输出电阻小输出电阻小带负载能力强带负载能力强圆壳式圆壳式双列直插式双列直插式空脚空脚+UCC-UEE输出输出u-u+12345678 A741 12876345 A7413. 3. 集成运放的管脚集成运放的管脚接调零电位器接调零电位器接调零电位器接调零电位器 u u+ uo A u 0 ：开环电压放大倍数开环电压放大倍数2. 2. 集成运放的符号集成运放的符号u ：反相输入端反相输入端；u+

3、 ：同相输入端同相输入端；uo ：输出端输出端。)(0 uuAuuo7.1.2 7.1.2 集成运算放大器的传输特性集成运算放大器的传输特性非线性区非线性区： uuuiouomu omu 线性区线性区：)( uuAuuooomouuuu ,非线性区非线性区：omouuuu ,7.1.3 7.1.3 集成运算放大器的主要参数集成运算放大器的主要参数一般一般略低于正略低于正、负电源电压负电源电压。1 1）最大输出电压）最大输出电压Uopp ：能使输入输出保持不失真关系的能使输入输出保持不失真关系的最大输出电压最大输出电压2 2）开环电压放大倍数）开环电压放大倍数A u 0 ：越大越好。越大越好。

4、一般为一般为10104 4 10 107 73 3）差模输入电阻）差模输入电阻rid 与输出电阻与输出电阻ro ：输入电阻很高。输入电阻很高。 一般为一般为几十千欧几十千欧 几十兆欧几十兆欧。输出电阻很低。输出电阻很低。 一般为一般为几十欧几十欧。无外接反馈时的差模电压放大倍数。无外接反馈时的差模电压放大倍数。7 7）输入失调电压）输入失调电压u uio io ：Uo=0时，在输入端加的补偿电压时，在输入端加的补偿电压反映了电路的不对称性。反映了电路的不对称性。 一般为一般为几毫伏几毫伏。4 4）共模抑制比）共模抑制比KCMRR ：对共模信号的抑制能力。对共模信号的抑制能力。很高。很高。 一般

5、为一般为103 107 。运放能抑制共模信号的范围。运放能抑制共模信号的范围。5 5）共模输入电压范围）共模输入电压范围UiCM ：运放正常工作时，允许输入差模电压的范围。运放正常工作时，允许输入差模电压的范围。6 6）最大差模输入电压）最大差模输入电压UidM ：7.1.4 理想运算放大器理想运算放大器1 1、理想运放理想运放： rid KCMRR ro 0Au 2 2、运放的传输特性运放的传输特性 uo=f（ui）uoui = u+ - u- +UO（sat） -UO（sat）理想运理想运放有无放有无线性区？线性区？3 3、理想运放的分析依据理想运放的分析依据因为因为： ri d = u

6、u+ uo ii+1） i = i+ =0因为因为： u+ - u- = uo / A u 02） u+ = u-uo 为有限值为有限值， A u 0 为为 结论结论2 2只适用于理想运放闭环应用时！只适用于理想运放闭环应用时！注意注意！7.2 7.2 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈7.2.1 7.2.1 反馈的概念反馈的概念反馈：反馈：凡是将放大电路输出信号（电压或电流）凡是将放大电路输出信号（电压或电流）的一部分（或全部）引回到输入端，与输入信号迭的一部分（或全部）引回到输入端，与输入信号迭加，就称为加，就称为反馈反馈。负反馈：负反馈：若引回的信号削弱了输入信号，就称若引回的信号削弱

7、了输入信号，就称为负反馈。为负反馈。正反馈：正反馈：若引回的信号增强了输入信号，就称若引回的信号增强了输入信号，就称为正反馈。为正反馈。放大电路中引入的一般为负反馈放大电路中引入的一般为负反馈基本放大基本放大电路电路Ao反馈电路反馈电路F反馈框图：反馈框图：净输入信号净输入信号输出信号输出信号开环放开环放大倍数大倍数反馈信号反馈信号 反馈系数反馈系数xixdxoxfxoxoxdxf= A0 xoxd= F xfxoA0=xoxdF=xfxo反馈信号削弱净输入信号反馈信号削弱净输入信号 负反馈负反馈反馈信号增强净输入信号反馈信号增强净输入信号 正反馈正反馈基本放大基本放大电路电路Ao反馈电路反馈

8、电路Fxixdxoxfxoxd = xi - xfxd = xi + xf7.2.2 7.2.2 反馈的类型及判断反馈的类型及判断(1)(1)根据反馈所采样的信号不同，可以分为根据反馈所采样的信号不同，可以分为电压反电压反馈馈和和电流反馈电流反馈。 u u+ u u+ uoRL如果反馈信号取自（正比于）输出电流，为如果反馈信号取自（正比于）输出电流，为电流反馈电流反馈如果反馈信号取自（正比于）输出电压，为如果反馈信号取自（正比于）输出电压，为电压反馈电压反馈io(2)根据反馈信号在输入端与输入信号比较形式的不同，根据反馈信号在输入端与输入信号比较形式的不同，可以分为可以分为串联反馈串联反馈和和

9、并联反馈并联反馈。如果反馈信号与输入信号串联如果反馈信号与输入信号串联（Xf=Uf）为）为串联反馈串联反馈如果反馈信号与输入信号并联（如果反馈信号与输入信号并联（Xf=If）为）为并联反馈并联反馈 ui ui IfUf负负反反馈馈电压串联负反馈电压串联负反馈电压并联负反馈电压并联负反馈电流串联负反馈电流串联负反馈电流并联负反馈电流并联负反馈1. 负反馈的类型负反馈的类型1）电压串联负反馈）电压串联负反馈Rf基本放大电路：基本放大电路：运放运放反馈电路：反馈电路：R1 、 Rf反馈信号：反馈信号：Uf = UO R1 /（ R1 + Rf ）+-Uf净输入信号：净输入信号：Ud = u+ - u

10、- = ui - uf负反馈：负反馈：Uf与与UO 同相同相， Ud Ui ，削弱净输入信号；削弱净输入信号；ud ui R1R2RLuoRL uo uf ud =ui-uf uo串联负反馈：串联负反馈：Uf与与Ui串联（电压相加减）；串联（电压相加减）；电压负反馈：电压负反馈：Uf = UO R1 /（ R1 + Rf ）反馈信号正比于输出电压反馈信号正比于输出电压电压负反馈能稳定输出电压：电压负反馈能稳定输出电压：串联电压负反馈串联电压负反馈Rf+-Ufud ui R1R2RLuo2 2）电压并联负反馈）电压并联负反馈Rf基本放大电路：基本放大电路：运放运放反馈电路：反馈电路：Rf反馈信号

11、：反馈信号：if = -uO/ Rf净输入信号：净输入信号：id = ii - if负反馈：负反馈：if与与uo 反相，反相， id ii削弱净输入信号；削弱净输入信号； ui R1R2RLuoifiiid并联负反馈：并联负反馈：if f与与ii并联（电流相加减）并联（电流相加减）电压负反馈：电压负反馈：if = -uo/ Rf反馈信号正比于输出电压反馈信号正比于输出电压电压负反馈能稳定输出电压：电压负反馈能稳定输出电压：RL uo If Id =Ii-If uo并联电压负反馈并联电压负反馈Rf ui R1R2RLuoifiiid3. 3. 电流串联负反馈电流串联负反馈基本放大电路：基本放大电

12、路： 运放运放反馈电路：反馈电路：Rf 、RL反馈信号：反馈信号：uf = io Rf净输入信号：净输入信号：ud = u+ - u- = ui - uf负反馈：负反馈：uf与与ui 同相，同相， ud ui削弱净输入信号；削弱净输入信号；Rf ui R2RLuoioufud串联负反馈：串联负反馈：Uf与与Ui串联（电压相加减）串联（电压相加减）电流负反馈：电流负反馈：Uf = io Rf反馈信号正比于输出电流反馈信号正比于输出电流电流负反馈能稳定输出电流：电流负反馈能稳定输出电流：串联电流负反馈串联电流负反馈io uf ud =ui-uf uo ioRf ui R2RLuoioufud4.

13、4. 电流并联负反馈电流并联负反馈基本放大电路：基本放大电路： 运放运放反馈电路：反馈电路：Rf 、 R3反馈信号：反馈信号：if = -io Rf /(Rf +R3)净输入信号：净输入信号：id = ii - if负反馈：负反馈：if与与uo （ io ）反相，）反相， id u ，uo = +UO（sat） u+ uR ，uo = +UO（sat） ui U+H , 就有就有 u- u+ uo 立即由立即由Uz 变成变成Uz ! U+Huc0t0tuoUz-Uz在在 uc U+H 时时，u- 0u+ 0uo1 =+UZuo1 =-UZuo = - (UZ)t RC1uo = + (UZ)t

14、 RC1_uo-+RR5Cuo1+R1R2R3R6u+ =R1 + R2R1 uo1 +R1 + R2R2 uou+ = 0uo1 =+UZ时时uo1 =-UZ时时R1R2uo =+UZuo =-UZR1R2_uo-+RR5Cuo1+R1R2R3R60uo1tUZUZ0uot+UZR1R2-UZR1R2设设t=0时，给电路加电时，给电路加电uo1 =+UZC开始充电开始充电uo 线性下降线性下降uo =-UZR1R2uo1 =-UZC放电放电uo o 线性上升线性上升uo =UZR1R2uo1 =+UZ周期和频率的计算：周期和频率的计算：tuoT21RRCR4T RCR4Rf12 +UZR1R2-UZR1R2改型电路改型电路调整电位器调整电位器RW可以使三角波上下移动可以使三角波上下移动+A1A2uouo1R02R01RCR2R1+E-ERW改进电路改进电路tuoT1T2RT2R T1+R2R