J《电工电子技术基础》电子教案电工电子技术第8章集成运算放大器课件

2004年10月主编曾令琴集成运放简介及其线性、非线性应用集成运算放大器主要授课内容第二篇第8章集成运算放大器8.2集成运放的应用8.1集成运算放大器第二篇学习集成运算放大器学习目的与要求1.了解和熟悉集成运算放大器的组成及其图符号；2.掌握集成运放的理想化条件及其分析方法；3.理解集成运放的线性应用及其工作原理；4.了解一般集成运放的简单非线性应用。第2页左图所示为μA741集成运算放大器的芯片实物外形图从实物外形图上可看出，μA741集成运放有8个管脚，管脚的排列图、电路图符号如下：1μA7412876543空脚正电源端输出端调零端调零端反相输入端同相输入端负电源端集成运放的电路图符号∞＋＋－U0U+U-同相输入反相输入∞＋＋－+12V输出6513724-12V调零电位器外部接线图第2页

2．集成运算的主要技术指标（1）开环电压放大倍数Au0指集成运放工作在线性区，接入规定的负载，无负反馈情况下的直流差模电压增益。集成运放的Au0一般很高，约为104～107；集成运放的差动输入电阻很高，可高达几十千欧和几十兆欧；由于运放总是工作在深度负反馈条件下，因此其闭环输出电阻很低，约在几十欧至几百欧之间；（2）差模输入电阻ri和输出电阻r0（1）开环电压放大倍数Au0指运放两个输入端能承受的最大共模信号电压。超出这个电压时，运放的输入级将不能正常工作或共模抑制比下降，甚至造成器件损坏。（3）最大共模输入电压Uicmax第2页

3．理想集成运算及其传输特性Auo=∞、ri=∞、r0=0、KCMR=∞。理想特性集成运放的电压传输特性u0(V)ui(mV)0＋U0M－U0M实际特性根据集成运放的实际特性和理想特性，可画出相应的电压传输特性。为简化分析过程，同时又能满足实际工程的需要，常把集成运放理想化，集成运放的理想化参数为：电压传输特性给出了集成运放开环时输出电压与输入电压之间的关系。

可以看出，当集成运放工作在线性区（+U0M~－U0M)时，其实际特性与理想特性非常接近；由于集成运放的电压放大倍数相当高，即使输入电压很小，也足以让运放工作在饱和状态—使输出电压保持稳定。线性区饱和区输出、输入电压的关系：第2页

1．反相比例运算电路

集成运放的应用分为线性应用和非线性应用两大类。当集成运放通过外接电路引入负反馈时，集成运放成闭环并工作在线性区，可构成模拟信号运算放大电路、正弦波振荡电路和有源滤波电路等；若工作在非线性区，集成运放则可构成各种电压比较器和矩形波发生器等。先介绍集成运放的线性应用。8.2集成运放的应用式中负号表示输出电压与输入电压的相位相反∞＋＋－+12Vu06513724-12VR2R1uii1ifRFR2是平衡电阻：第2页

2．同相比例运算电路

∞＋＋－+12Vu06513724-12VR2R1uii1ifRF可见同相比例运算电路的电压放大倍数必定大于1，而且仅由外接电阻的数值来决定，与运放本身的参数无关。第2页

3．加、减法运算电路

（1）加法运算电路∞＋＋－+12Vu06513724-12VRPR3ui3i3ifRFR1ui1i1R2ui2i2当R1=R2=R3=RF时：若再有R1=RF时，则：第2页

4．微分、积分运算电路

（1）积分运算电路ui为恒定电压时积分电路uo的波形第2页（2）微分运算电路第2页5．集成运算放大电路的非线性应用——电压比较器运算放大器处在开环状态，由于电压放大倍数极高，因而输入端之间只要有微小电压，运算放大器便进入非线性工作区域，输出电压uo达到最大值UOM。第2页输出端接双向稳压管进行双向限幅。设稳压管的稳定电压为UZ，忽略正向导通电压，则ui>UR时，稳压管正向导通，uo=－UZ；ui<UR时，稳压管反向击穿，uo=＋UZ时。电压比较器广泛应用在模-数接口、电平检测及波形变换等领域。右图所示为用过零比较器把正弦波变换为矩形波的例子。第2页检验学习结果何谓“虚地”？何谓“虚短”？何谓“虚断”？“虚地”端是否可以真的接地？你能画出开环比