任务二集成运算放大器

1、电话：电话：XXXXXXXXXX主讲：主讲：XXXXXXXXXX任务二任务二 集成运放的简单运算电路分析集成运放的简单运算电路分析u 学会测试集成运算放大器的比例，求和及减法运算关系。学会测试集成运算放大器的比例，求和及减法运算关系。u 能正确分析集成运算放大器的测试结果。能正确分析集成运算放大器的测试结果。123技能点技能点知识点知识点职业素养职业素养u 掌握运算放大器的性能及特点；掌握运算放大器的性能及特点；u 掌握运放应用电路的功能。掌握运放应用电路的功能。u 培养学生集成运放基础知识素养以及集成运放电路的培养学生集成运放基础知识素养以及集成运放电路的 测技能素养，培养学生分工合作的协作

2、精神和严谨的测技能素养，培养学生分工合作的协作精神和严谨的 作风，提高学生综合素质。作风，提高学生综合素质。主要内容主要内容一、一、相关知识相关知识u 集成运算放大器的组成及电路符号集成运算放大器的组成及电路符号。u 集成运放的应用集成运放的应用电路分析。电路分析。二、实训任务二、实训任务u 集成运放运算电路的测试。集成运放运算电路的测试。1 1、 集成运算放大器的简单介绍集成运算放大器的简单介绍 集成运算放大器是一种具有很高放大倍数的多级直接耦合放大电集成运算放大器是一种具有很高放大倍数的多级直接耦合放大电路。是发展最早、应用最广泛的一种模拟集成电路。路。是发展最早、应用最广泛的一种模拟集成

3、电路。 集成电路集成电路 是把整个电路的各个元件以及相互之是把整个电路的各个元件以及相互之间的联接同时制造在一块半导体芯片上间的联接同时制造在一块半导体芯片上, , 组成一个不可分的整体。组成一个不可分的整体。1 1、 集成运算放大器的简单介绍集成运算放大器的简单介绍体积体积小小重量轻重量轻功耗低功耗低可靠可靠性高性高价格低价格低集成电集成电路特点路特点数字和模拟数字和模拟双、单极性和两种兼容双、单极性和两种兼容1 1、 集成运算放大器的简单介绍集成运算放大器的简单介绍小、中、大和超大规模小、中、大和超大规模集成电路集成电路分类分类按集成度按集成度按导电类型按导电类型按功能按功能集成运算放大器

4、的特点集成运算放大器的特点1 1、 集成运算放大器的简单介绍集成运算放大器的简单介绍点击出现点击出现1 12 23 34 4元器件参数的一致性和对称性好；元器件参数的一致性和对称性好；电阻的阻值受到限制，大电阻常用三极管电阻的阻值受到限制，大电阻常用三极管恒流源代替，电位器需外接；恒流源代替，电位器需外接；电容的容量受到限制，电感不能集成，故电容的容量受到限制，电感不能集成，故大电容、电感大电容、电感 和变压器均需外接；和变压器均需外接； 二极管多用三极管的发射结代替。二极管多用三极管的发射结代替。集成运算集成运算放大器的放大器的特点特点运算放大器方框图运算放大器方框图输入电阻高，能减小零点漂

5、输入电阻高，能减小零点漂移和抑制干扰信号，都采用移和抑制干扰信号，都采用带恒流源的差分放大器带恒流源的差分放大器 。1 1、1 1 集成运放的组成集成运放的组成1 1、1 1 集成运放的组成集成运放的组成运算放大器方框图运算放大器方框图要求电压放大倍数高。要求电压放大倍数高。常采用带恒流源的共常采用带恒流源的共发射极放大电路构成。发射极放大电路构成。1 1、1 1 集成运放的组成集成运放的组成运算放大器方框图运算放大器方框图与负载相接，要求输出电与负载相接，要求输出电阻低，带负载能力强，一阻低，带负载能力强，一般由互补功率放大电路或般由互补功率放大电路或射极输出器构成。射极输出器构成。1 1、

6、1 1 集成运放的组成集成运放的组成运算放大器方框图运算放大器方框图一般由各种恒流一般由各种恒流源等电路组成源等电路组成集成运算放大器的管脚和符号集成运算放大器的管脚和符号反相反相输入端输入端同相同相输入端输入端信号传信号传输方向输方向输出端输出端实际运算放大器实际运算放大器开环电压放大倍数开环电压放大倍数(a)(a)符号符号(b)(b)引脚引脚1 1、2 2 集成运放的电路符号集成运放的电路符号 u u+ + u u u uo o1 1、3 3 集成运放的特点集成运放的特点1 1、 3 3、1 1电压传输特性电压传输特性 u uo o= = f f ( (u ui i) ) + +U Uo(

7、sato(sat) )U Uo(sato(sat) )线性区线性区理想特性理想特性实际特性实际特性饱和区饱和区 O O理想运算放大器图形符号理想运算放大器图形符号 U Uo(sato(sat) )与运算放大器的电源电压有关与运算放大器的电源电压有关, , 一般较电源电压低一般较电源电压低1-2V1-2V。线性区线性区uo = Auo(u+ u)非线性区非线性区u+ u 时，时，uo = +Uo(sat) u+ u u 时，时， u uo o = = + + U Uo(sato(sat) ) u u+ + u u u 时，时， u uo o = + = + U Uo o (sat) (sat)

8、u u+ + uuu 时，时，u uo o= += +U Uo o (sat) (sat) u u+ +uu 时，时，u uo o= = U Uo o (sat) (sat) 即即 u ui iUUUR R 时，时，u uo o = = U Uo o (sat)(sat)可见，在可见，在 ui =UR 处输出电压处输出电压 uo 发生跃变。发生跃变。运算放大器处于开环状态运算放大器处于开环状态参考电压参考电压Uuoui+ R1+Uuoui+ R1+R RR2 2R RR2 2Ouot +Uo (sat) Uo (sat)t1t2 电压传输特性电压传输特性uiuoOURuitOUR2 2、4 4

9、 基本电压比较器基本电压比较器单限电压比较器：单限电压比较器：当当 u ui i 单方向变化时，单方向变化时，u uo o只变化一次。只变化一次。u ui i UUR R，u uo o=+ =+ U Uo o (sat)(sat)u ui i UUR R，u uo o= = U Uo o (sat)(sat) uiuoOUR输入信号接在同相端输入信号接在同相端电压传输特性电压传输特性uiuoOUR思考思考2 2、4 4、1 1、 输入信号接在反相端输入信号接在反相端Ot +Uo(sat) Uo(sat)uo输入信号接在同相端输入信号接在同相端uitOUROuot +Uo (sat) Uo (s

10、at)t1t22 2、4 4、2 2、 输入信号接在反相端输入信号接在反相端2 2、4 4、3 3、 输出带限幅的电压比较器输出带限幅的电压比较器设稳压管的稳定电压为设稳压管的稳定电压为U UZ Z，忽略稳压管的正向导通压降忽略稳压管的正向导通压降则则 u ui i U UR R，u uo o = = U UZ ZUZ UZ 电压传输特性电压传输特性 Uo(sat) +Uo(sat)uiuoOURuou ui iUUUR R 时，时，u uo o = = U Uo o (sat) (sat) RDZ限幅作用限幅作用2 2、4 4、4 4 过零电压比较器过零电压比较器 电压传输特性电压传输特性U

11、o(sat)tuo+Uo(sat) 过零比较器用途非常广泛，在交过零比较器用途非常广泛，在交流调压、电气控制系统中经常使用。流调压、电气控制系统中经常使用。tui电压传输特性电压传输特性uoiuO例例: : 电路如图所示电路如图所示, , u ui i 是一正弦电压是一正弦电压, , 画出画出 u uo o 的波形。的波形。Oiut 解解: : (1) (1) 运算放大器为同相输入过零电压比较器运算放大器为同相输入过零电压比较器Otou 输入和输出电压波形输入和输出电压波形ou 2 2、4 4、4 4 过零电压比较器过零电压比较器 集成运算放大器的用途广泛，在使用前必须进行测试，使用中应注意集

12、成运算放大器的用途广泛，在使用前必须进行测试，使用中应注意其电参数和极限参数符合电路要求，同时还应注意以下问题。其电参数和极限参数符合电路要求，同时还应注意以下问题。 3 3、使用运算放大器应注意的几个问题、使用运算放大器应注意的几个问题选用选用元件元件消振消振保护保护调零调零3 3、使用运算放大器应注意的几个问题、使用运算放大器应注意的几个问题 3 3、 调零调零 为了提高集成运算放大器的为了提高集成运算放大器的精度精度, ,消除因失调电压和失调消除因失调电压和失调电流引起的误差电流引起的误差, ,需要对集成需要对集成运算放大器进行调零。运算放大器进行调零。集成运算放大器的调零电路有两类，一

13、集成运算放大器的调零电路有两类，一类是内调零，集成运算放大器设有外接类是内调零，集成运算放大器设有外接调零电路的引线端调零电路的引线端, ,按说明书连接即可，按说明书连接即可，如常用的如常用的741741，其中电位器，其中电位器RPRP可选择可选择10k10k的电位器的电位器, , 点击右下角如图出现。点击右下角如图出现。如图如图 当输入端所加的电压过高时会损坏集成运算放大器，可在输入端加入两个当输入端所加的电压过高时会损坏集成运算放大器，可在输入端加入两个反向并联的二极管，如图所示，将输入电压限制在二极管的正向压降以内。反向并联的二极管，如图所示，将输入电压限制在二极管的正向压降以内。4 4

14、、 保护保护3 3、使用运算放大器应注意的几个问题、使用运算放大器应注意的几个问题 (1) (1)输入端保护输入端保护输入端保护输入端保护ui1uORRui2ui1uORRui2 为了防止输出电压过大为了防止输出电压过大, ,可利用稳压管来保护，如图所示，将两个稳可利用稳压管来保护，如图所示，将两个稳压管反向串联，就可将输出电压限制在稳压管的稳压值压管反向串联，就可将输出电压限制在稳压管的稳压值U UZ Z的范围内。的范围内。输出端保护输出端保护 4 4、 保护保护3 3、使用运算放大器应注意的几个问题、使用运算放大器应注意的几个问题 (2) (2)输出端保护输出端保护 为了防止正负电源接反，

15、可用二极管保护，若电源接错，二极管反向截为了防止正负电源接反，可用二极管保护，若电源接错，二极管反向截止，集成运算放大器上无电压，如图所示。止，集成运算放大器上无电压，如图所示。 3 3、使用运算放大器应注意的几个问题、使用运算放大器应注意的几个问题 (3) (3)电源保护电源保护ui2UEEUCCD1uOui1D2ui2 UEE UEEUCCUCCD1uOui1D2电源保护电源保护1 1、电压跟随器的调试、电压跟随器的调试1 1）实验电路按图连接实验电路按图连接2 2）输入输入U Ui i值，测量值，测量U Uo o值值直流输入电压直流输入电压U Ui i（V V）-2-2-1-10 0、5

16、 52 2输出电压输出电压U Uo o（V V）R RL L= = R RL L=5=5、1k1k 由信号源由信号源OUTOUT经经R RP P可调电阻衰减后输入可调电阻衰减后输入U Ui i值值任务实施步骤：任务实施步骤：2 2、反相比例运算放大电路的调试、反相比例运算放大电路的调试U Uo o= = ( (R Rf f / R/ R1 1) ) U Ui i直流输入电压直流输入电压U Ui i（V V）0 0、1 10 0、3 30 0、2 2输出电压输出电压U Uo o（V V）测量值测量值 理论估算值理论估算值 比例系数比例系数U Uo o / / U Ui i测量值测量值 任务实施步

17、骤：任务实施步骤：（1 1）根据电路根据电路和和所用运放的管脚排列图，所用运放的管脚排列图，确定实际安装接线图。确定实际安装接线图。（2 2）线路无误后通电，按表中规定的输）线路无误后通电，按表中规定的输入电压入电压U Ui i值，测量对应的输出电压值值，测量对应的输出电压值U U。结果记入表中。并与理论计算结果比较，结果记入表中。并与理论计算结果比较，计算公式：计算公式：3 3、反相求和运算、反相求和运算电路的测试电路的测试任务实施步骤：任务实施步骤：如图如图123按图和所用运放的管脚按图和所用运放的管脚排列图接成反相输入求排列图接成反相输入求和运算放大电路，经检和运算放大电路，经检查无误后通电。查无误后通电。按图按图5-2-12和所用运和所用运放的管脚排列图接成反放的管脚排列图接成反相输入求和运算放大电相输入求和运算放大电路，经检查无误后通电。路，经检查无误后通电。两信号同时输入，两信号同时输入，测量对应的输出测量对应的输出电压值电压值U。4 4、减法运算、减法运算电路的测试电路的测试任务实施步骤：任务实施