第十二章集成运算放大器及其应用2课时课件

1、112-1 差动放大电路12-2 运算放大器的工作原理及主要参数12-3 运算放大器的线性应用第十二章 集成运算放大器及其应用12-4 运算放大器的非线性应用集成电路简介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(厚约0.2-0.25毫米，面积约零点几平方毫米) ，构成特定功能的电子电路，称为集成电路。由于具有体积小、重量轻、耗电省、成本低、可靠性高和电性能优良等突出优点，所以随着微电子技术的进步，集成电路得到了飞速的发展。从60年代以来，集成电路的发展经历了小规模集成电路（SSI）、中规模集成电路（MSI）、大规模集成电路（LSI）和超大规模集成电路（VLSI）四个阶段

2、，目前已能在一小块硅基片上制作（光刻）出上亿个元器件。3一、集成电路的分类1、按集成度分为： 小规模：(0100)个元件/基片 中规模：(1001000)个元件/基片 大规模：(10001万)个元件/基片 超大规模：(1万以上)个元件/基片2、按功能分为： 模拟集成电路 数字集成电路线性集成电路非线性集成电路 在模拟集成电路中，集成运算放大器（简称集成运放或运放）是应用极为广泛的一种。该电路为本章讨论的重点。 线性集成电路中的器件工作在线性放大状态，输出信号和输入信号成线性关系。集成运放属于线性集成电路。二、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 菱形式6运算放大器外形图三

3、、模拟集成电路的特点12电路结构与元件参数具有对称性 各元件在同一块硅片上，经相同工艺制造出来，元件参数绝对值有同向的偏差，温度匀一性好，特性相同。用有源器件代替无源器件 电路中的电阻元件是由硅半导体中的体电阻构成，电阻值的范围一般为几十欧到20千欧左右，范围不大，且电阻值精度不易控制，误差可达10%-20%左右。故在集成电路中，高阻值的电阻多用BJT或FET等有源器件组成的恒流源电路代替。34采用复合结构的电路 复合结构电路的性能较佳，制作并不困难，故集成电路中多用复合管、共射-共基、共集-共基等组合电路。级间采用直接耦合方式 电路中的电容量不大，约在几十皮法以下，常用结结电容构成，误差较大

4、。而电感的制造非常困难。故在集成电路中，级间都采用直接耦合方式。5二极管由BJT的发射结构成 电路中的二极管多用作温度补偿元件或电位移动电路。9一、直接耦合放大电路的零点漂移问题可以放大直流、交流信号零漂：输入短路时，输出仍有缓慢变化的电压产生。即输出电压偏离原来的起始点而上下漂动。主要原因：主要由于温度变化引起，也称温漂。直流电源波动，器件老化也是原因之一。12-1 差动放大电路10 若第一级漂移了100 uV，则输出漂移 100m V。若第二级漂移了100 uV，则输出漂移 10 mV。假设 可见，克服零漂第一级是关键！ 减小零漂的措施 采用差动放大电路 若第三级漂移了100 uV，则输出

5、漂移 0.1 mV。11二、差动（差分）放大电路1、电路组成结构特点:对称性结构即：1=2= VBE1=VBE2= VBE rbe1= rbe2= rbe RC1=RC2= RC Rb1=Rb2= Rb 差动放大电路一般有两个输入端： 从两输入端同时加信号双端输入 从一个输入端对地加信号单端输入12(2)有公共的射极电阻Re组成特点：(1)直接耦合的共射极电路从集电极C1 和C2输出 双端输出差动放大电路可以有两个输出端：从集电极C1或C2 对地输出 单端输出13注意：（1）静态分析电路对称T放大的条件：Je正偏、Jc反偏vi1 = vi2 = 0（静态） Je正偏 T放大 Jc反偏vo =

6、VC1 - VC2 = 0 实现： 0输入 0输出 克服零漂2、电路分析14（2）动态定性分析 输入差模信号大小相等，方向相反另外：Re相当于短路iE = 015（2）动态定性分析 输入共模信号大小相等，方向也相同另外：Re相当于2ReiE = 2iE1 = 2iE216（3）动态定量分析小信号等效（微变等效）电路法利用对称特点，转化为单边电路求解。四种接法a. 双端输入、双端输出b. 双端输入、单端输出c. 单端输入、双端输出d. 单端输入、单端输出注意：电阻Re 和RL的处理17双端输入 差模增益 双入双出双入双出 双入单出RL各分一半RL由T1单独负担双入单出Re短路18双端输入 共模增

7、益 双入双出双入双出 双入单出RL开路RL由T1单独负担双入单出Re对单边相当于2Re19双端输入 共模抑制比双入双出双入单出 双入双出 双入单出 公共电阻Re KCMR 抑制零漂能力增强2012-2 运算放大器的工作原理及主要参数集成电路 运算放大器直接耦合 多级放大电路符号：特点：电压增益高（差模）输入电阻大输出电阻小21UEE+UCC u+uo u反相输入端同相输入端T3T4T5T1T2IS 一、原理框图输入级中间级输出级与uo反相与uo同相22对输入级的要求：尽量减小零点漂移,尽量提高 KCMRR , 输入阻抗 ri 尽可能大。对中间级的要求：足够大的电压放大倍数。对输出级的要求：主要

8、提高带负载能力，给出足够的输出电流io 。即输出阻抗 ro小。集成运放的结构（1）采用四级以上的多级放大器，输入级和第二级一般采用差动放大器。（2）输入级常采用复合三极管或场效应管，以减小输入电流，增加输入电阻。（3）输出级采用互补对称式射极跟随器，以进行功率放大，提高带负载的能力。231、开环电压放大倍数Auo无外加反馈回路的差模放大倍数。一般在105 107之间。理想运放的Auo为。2、共模抑制比KCMMR常用分贝作单位，一般100dB以上。二、主要参数24 ri 大: 几十k 几百 k运放的特点KCMRR 很大 ro 小：几十 几百 A uo很大: 104 107理想运放： ri KCM

9、RR ro 0Auo 运放符号：uu+ uo u u+ uoAuo三、理想运算放大器及其分析依据25uiuo+UOM-UOMAuo越大，运放的线性范围越小，必须在输出与输入之间加负反馈才能使其扩大输入信号的线性范围。uiuo_+Auo例：若UOM=12V，Auo=106，则|ui| UR时 , uo = +Uom当ui UR时 , uo = -Uom 1、ui从同相端输入50+uouiURuoui0+Uom-UomUR当ui UR时 , uo = -Uom 2、 ui从反相端输入51uoui0+UOM-UOM+uoui3、过零比较器: (UR =0时)+uouiuoui0+UOM-UOM52+

10、uouitui例：利用电压比较器将正弦波变为方波。uot+Uom-Uom53电路结构上下限:二、波形发生器1、矩形波发生器54工作原理：(1) 设 uo = + UZ , 此时，uO给C 充电, uc ，则：u+=UT+0tuo+UZ-UZucUT+0t一旦 uc UT+ , 就有 u- u+ , uo 立即由UZ变成UZ 。在 uc UT+ 时，u- u+ , 设uC初始值uC(0+)= 0uo保持+UZ不变+UZ55此时，C向uO放电,再反向充电(2) 当uo = -UZ 时，u+=UT-uc达到UT-时，uo上跳。UT+uctUT-当uo 重新回到UZ 后，电路又进入另一个周期性的变化。

11、-UZ560UT+uctUT-+UZuo0t - UZT完整的波形：57 2 三角波发生器工作原理：若uo1=+UZ， uo2， u+ 。 当u+ 0时， uo1翻转为-UZ。若uo1=-UZ， uo2， u+ 。 当u+ 0时， uo1翻转为+UZ。58波形图振荡周期：0UT+uo2tUT-+UZuo10t - UZT 2、三角波发生器11醉翁亭记 1反复朗读并背诵课文，培养文言语感。2结合注释疏通文义，了解文本内容，掌握文本写作思路。3把握文章的艺术特色，理解虚词在文中的作用。4体会作者的思想感情，理解作者的政治理想。一、导入新课范仲淹因参与改革被贬，于庆历六年写下岳阳楼记，寄托自己“先天

12、下之忧而忧，后天下之乐而乐”的政治理想。实际上，这次改革，受到贬谪的除了范仲淹和滕子京之外，还有范仲淹改革的另一位支持者北宋大文学家、史学家欧阳修。他于庆历五年被贬谪到滁州，也就是今天的安徽省滁州市。也是在此期间，欧阳修在滁州留下了不逊于岳阳楼记的千古名篇醉翁亭记。接下来就让我们一起来学习这篇课文吧！【教学提示】结合前文教学，有利于学生把握本文写作背景，进而加深学生对作品含义的理解。二、教学新课目标导学一：认识作者，了解作品背景作者简介：欧阳修(10071072)，字永叔，自号醉翁，晚年又号“六一居士”。吉州永丰(今属江西)人，因吉州原属庐陵郡，因此他又以“庐陵欧阳修”自居。谥号文忠，世称欧阳

13、文忠公。北宋政治家、文学家、史学家，与韩愈、柳宗元、王安石、苏洵、苏轼、苏辙、曾巩合称“唐宋八大家”。后人又将其与韩愈、柳宗元和苏轼合称“千古文章四大家”。关于“醉翁”与“六一居士”：初谪滁山，自号醉翁。既老而衰且病，将退休于颍水之上，则又更号六一居士。客有问曰：“六一何谓也？”居士曰：“吾家藏书一万卷，集录三代以来金石遗文一千卷，有琴一张，有棋一局，而常置酒一壶。”客曰：“是为五一尔，奈何？”居士曰：“以吾一翁，老于此五物之间，岂不为六一乎？”写作背景：宋仁宗庆历五年(1045年)，参知政事范仲淹等人遭谗离职，欧阳修上书替他们分辩，被贬到滁州做了两年知州。到任以后，他内心抑郁，但还能发挥“宽

14、简而不扰”的作风，取得了某些政绩。醉翁亭记就是在这个时期写就的。目标导学二：朗读文章，通文顺字1初读文章，结合工具书梳理文章字词。2朗读文章，划分文章节奏，标出节奏划分有疑难的语句。节奏划分示例环滁/皆山也。其/西南诸峰，林壑/尤美，望之/蔚然而深秀者，琅琊也。山行/六七里，渐闻/水声潺潺，而泻出于/两峰之间者，酿泉也。峰回/路转，有亭/翼然临于泉上者，醉翁亭也。作亭者/谁？山之僧/曰/智仙也。名之者/谁？太守/自谓也。太守与客来饮/于此，饮少/辄醉，而/年又最高，故/自号曰/醉翁也。醉翁之意/不在酒，在乎/山水之间也。山水之乐，得之心/而寓之酒也。节奏划分思考“山行/六七里”为什么不能划分为

15、“山/行六七里”？明确：“山行”意指“沿着山路走”，“山行”是个状中短语，不能将其割裂。“望之/蔚然而深秀者”为什么不能划分为“望之蔚然/而深秀者”？明确：“蔚然而深秀”是两个并列的词，不宜割裂，“望之”是总起词语，故应从其后断句。【教学提示】引导学生在反复朗读的过程中划分朗读节奏，在划分节奏的过程中感知文意。对于部分结构复杂的句子，教师可做适当的讲解引导。目标导学三：结合注释，翻译训练1学生结合课下注释和工具书自行疏通文义，并画出不解之处。【教学提示】节奏划分与明确文意相辅相成，若能以节奏划分引导学生明确文意最好；若学生理解有限，亦可在解读文意后把握节奏划分。2以四人小组为单位，组内互助解疑

16、，并尝试用“直译”与“意译”两种方法译读文章。3教师选择疑难句或值得翻译的句子，请学生用两种翻译方法进行翻译。翻译示例：若夫日出而林霏开，云归而岩穴暝，晦明变化者，山间之朝暮也。野芳发而幽香，佳木秀而繁阴，风霜高洁，水落而石出者，山间之四时也。直译法：那太阳一出来，树林里的雾气散开，云雾聚拢，山谷就显得昏暗了，朝则自暗而明，暮则自明而暗，或暗或明，变化不一，这是山间早晚的景色。野花开放，有一股清幽的香味，好的树木枝叶繁茂，形成浓郁的绿荫。天高气爽，霜色洁白，泉水浅了，石底露出水面，这是山中四季的景色。意译法：太阳升起，山林里雾气开始消散，烟云聚拢，山谷又开始显得昏暗，清晨自暗而明，薄暮又自明而

17、暗，如此暗明变化的，就是山中的朝暮。春天野花绽开并散发出阵阵幽香，夏日佳树繁茂并形成一片浓荫，秋天风高气爽，霜色洁白，冬日水枯而石底上露，如此，就是山中的四季。【教学提示】翻译有直译与意译两种方式，直译锻炼学生用语的准确性，但可能会降低译文的美感；意译可加强译文的美感，培养学生的翻译兴趣，但可能会降低译文的准确性。因此，需两种翻译方式都做必要引导。全文直译内容见我的积累本。目标导学四：解读文段，把握文本内容1赏析第一段，说说本文是如何引出“醉翁亭”的位置的，作者在此运用了怎样的艺术手法。明确：首先以“环滁皆山也”五字领起，将滁州的地理环境一笔勾出，点出醉翁亭坐落在群山之中，并纵观滁州全貌，鸟瞰

18、群山环抱之景。接着作者将“镜头”全景移向局部，先写“西南诸峰，林壑尤美”，醉翁亭坐落在有最美的林壑的西南诸峰之中，视野集中到最佳处。再写琅琊山“蔚然而深秀”，点山“秀”，照应上文的“美”。又写酿泉，其名字透出了泉与酒的关系，好泉酿好酒，好酒叫人醉。“醉翁亭”的名字便暗中透出，然后引出“醉翁亭”来。作者利用空间变幻的手法，移步换景，由远及近，为我们描绘了一幅幅山水特写。2第二段主要写了什么？它和第一段有什么联系？明确：第二段利用时间推移，抓住朝暮及四季特点，描绘了对比鲜明的晦明变化图及四季风光图，写出了其中的“乐亦无穷”。第二段是第一段“山水之乐”的具体化。3第三段同样是写“乐”，但却是写的游人

19、之乐，作者是如何写游人之乐的？明确：“滁人游”，前呼后应，扶老携幼，自由自在，热闹非凡；“太守宴”，溪深鱼肥，泉香酒洌，美味佳肴，应有尽有；“众宾欢”，投壶下棋，觥筹交错，说说笑笑，无拘无束。如此勾画了游人之乐。4作者为什么要在第三段写游人之乐？明确：写滁人之游，描绘出一幅太平祥和的百姓游乐图。游乐场景映在太守的眼里，便多了一层政治清明的意味。太守在游人之乐中酒酣而醉，此醉是为山水之乐而醉，更是为能与百姓同乐而醉。体现太守与百姓关系融洽，“政通人和”才能有这样的乐。5第四段主要写了什么？明确：写宴会散、众人归的情景。目标导学五：深入解读，把握作者思想感情思考探究：作者以一个“乐”字贯穿全篇，却

20、有两个句子别出深意，不单单是在写乐，而是另有所指，表达出另外一种情绪，请你找出这两个句子，说说这种情绪是什么。明确：醉翁之意不在酒，在乎山水之间也。醉能同其乐，醒能述以文者，太守也。这种情绪是作者遭贬谪后的抑郁，作者并未在文中袒露胸怀，只含蓄地说：“醉能同其乐，醒能述以文者，太守也。”此句与醉翁亭的名称、“醉翁之意不在酒，在乎山水之间也”前后呼应，并与“滁人游”“太守宴”“众宾欢”“太守醉”连成一条抒情的线索，曲折地表达了作者内心复杂的思想感情。目标导学六：赏析文本，感受文本艺术特色1在把握作者复杂感情的基础上朗读文本。2反复朗读，请同学说说本文读来有哪些特点，为什么会有这些特点。(1)句法上大量运用骈偶句，并夹有散句，既整齐又富有变化，使文章越发显得音调铿锵，形成一种骈散结合的独特风格。如“野芳发而幽香，佳木秀而繁阴”“朝而往，暮而归，四时之景不同，而乐亦无穷也”。(2)文章多用判断句，层次极其分明，抒情淋漓尽致，“也”“而”的反复运用，形成回