现代电工电子技术 第3版 课件 第9章 集成运算放大电路

第9章

集成运算放大电路第9章集成运算放大电路9.1

典型差动放大电路9.4

集成运算放大器的线性应用9.5

集成运算放大器的非线性应用9.2

集成运算放大器的结构、原理、符号、参数9.3

放大电路中的负反馈问题19.1典型差动放大电路增加R2

、RE2

前后级Q点相互影响9.1.1直接耦合电路的特殊问题解决办法？#设置合适Q点零点漂移问题2解决办法？ui=0时，uo不等于零输入级采用差动放大电路uot0有时会将信号淹没零点漂移计算公式：一、结构特点：结构对称9.1.2典型差动放大器输入端接法双端单端输出端接法双端单端双端输入双端输出双端输入单端输出二、输入输出方式单端输入双端输出单端输入单端输出共有3种方式三、抑制零漂的原理uo=UC1-UC2

=0uo=(UC1+

uC1

)-(UC2+

uC2)=0当ui1

=

ui2=0

时：当温度变化时：共模输入信号：

ui1=ui2=uC

（大小相等，极性相同）理想情况：共模电压放大倍数：（很小，<1)但因两侧不完全对称，uo

0ui1=ui2

uC1=uC2

uo=0差模信号与共模信号差模信号：

uid

若

uid1=-uid2

（大小相等，极性相反）

则

uid

=2uid1共模信号：uiC任意输入信号:ui1,

ui2，可分解成差模分量和共模分量共同作用于两个输入端温度TICIE

=2ICUEUBEIBIC1.RE的作用

设ui1

=ui2

=0自动稳定RE具有强负反馈作用抑制温度漂移，稳定静态工作点uoui1+VCCRCT1RBRCT2RBui2RE–UEE四、

典型差动放大电路分析

RE对差模信号作用ui1ui2ib1

,ic1ib2

,ic2ic1

=-ic2iRE

=ie1+

ie2

=0uRE

=0RE对差模信号不起作用RRuoui+UCCRCT1RBRCT2RBRE–UEEib2ib1ic2ic1iRE2.Q点的计算直流通路uoui1+VCCRCT1RBRCT2RBui2RE–UEEIBIC1IC2IBIEIC1=IC2=IC=

IB

UC1=UC2=UCC－IC×RC

UE1=UE2

=－IB×RB－UBE

UCE1=UCE2

=UC1－UE1uoui1RCR1T1RBRCR1T2RBui2差模电压放大倍数Ad差模输入信号：

ui1=-ui2=ud

（大小相等，极性相反）(很大，>1)设uC1=UC1+

uC1

，uC2=UC2+

uC2

。因ui1=-ui2，

uC1=-

uC2

uo=uC1-uC2=

uC1-

uC2=2

uC1

差模电压放大倍数：+UCC3.

动态分析差模信号通路T1单边微变等效电路uod1RBB1EC1RC

ib1ui1rbe1ib1RRuoui1RCT1RBRCT2RBib2ib1ic2ic1ui2uod1uod2E放大倍数单边差模放大倍数:uod1RBB1EC1RC

ib1ui1rbe1ib1若差动电路带负载RL(接在

C1与

C2之间),对于差动信号而言，RL中点电位为0,所以放大倍数：总差放倍数差模电压放大倍数:RRuodui1RCT1RBRCT2RBib2ib1ic2ic1ui2uod1uod2Ero=2RC

ri

ri

ro输入电阻：输出电阻：2.输入输出电阻RRuoui1+UCCRCT1RBRCT2RBib2ib1ic2ic1ui2uod1uod2E思考题：电路去掉RB能正常工作吗？RB的作用是什么？(二)共模输入RE对共模信号有抑制作用（原理静态分析，即由于RE的负反馈作用，使IE基本不变）

。uC

ic1、

ic2

iRE

、

uRE

+UCCuocRCT1RBRCT2RBRE–UEEuCuoc2uoc1ic1ic2iREuRE共模信号通路:uocRCT1RBRCT2RB2REuc1uoc2uoc1ic1ic2uc22RE五、

共模抑制比(CMRR)的定义例:

Ad=-200

Ac=0.1KCMRR=20lg

(-200)/0.1=66dBCMRR—CommonModeRejectionRatioKCMRR=KCMRR

(dB)=(分贝)将整个电路的各个元件做在同一个半导体基片上集成电路优点：工作稳定、使用方便、体积小、重量轻、功耗小集成电路分类：模拟、数字集成电路；单极型、双极型集成电路；小、中、大、超大规模集成电路；9.2集成运算放大器简介一、集成电路的概念集成电路:1.电路一般采用直接耦合的电路结构，而不采用阻容耦合结构。2.输入级采用差动放大电路，目的是克服直接耦合电路的零漂。3.NPN管和PNP管配合使用，从而改进单管的性能。3.大量采用恒流源设置静态工作点或做有源负载，提高电路性能。特点：二、集成运算放大器的原理电路T3T3T3T1T2IS与uo反相

u+

u–反相输入端同相输入端与uo同相输入级中间级输出级对输入级要求：尽量减小零漂,提高KCMRR，输入阻抗ri

尽可能大对中间级要求：足够大的电压放大倍数。对输出级要求：带负载能力强,有足够的输出电流io

.输出阻抗ro小9.2三、集成运放芯片四种封装形式：圆外壳封装、扁平管封装已经不用正在使用外形9.2双列直插式封装贴片式封装双列直插式封装贴片式封装＋－u－u+uo－＋＋

uo

∞国际符号国内符号符号反相输入端同相输入端输出端u+

u-

u0

均为对地电压

u-

u+

u+u-uo1.开环差模电压放大倍数AdAd是在开环状态、输出不接负载时的差模放大倍数。一般在103

107之间。理想运放的Ad为

。2.共模抑制比KCMMR常用分贝作单位，一般100dB以上。3.差模输入电阻ridri>1M,有的可达100M

以上。3.输出电阻roro

=几-几十。四、集成运放的主要参数9.23.最大共模输入电压UIcmax6.最大差模输入电压UIdmax7.-3dB带宽fH运放是直流放大器，也可放大低频信号，不适用于高频信号。

Ri

大:几十k

几百k

1.理想运算放大器的概念KCMRR很大Ro

小：几十

几百

Ao

很大:103

107＋

uo

∞u+

u-1.理想运算放大器的条件

Ri

=

KCMMRR

=

Ro

=

0Ao

=

uo

2.电压传输特性uo

实际传输特性理想传输特性线性区非线性区非线性区五、理想运算放大器及其重要结论9.22.理想运算放大器的两个重要结论五、理想运算放大器及其重要结论9.2

虚短

虚断＋

uo

∞u+

u-运算放大器不取用电流9.3放大电路中的负反馈凡是将放大电路输出端的信号（电压或电流）的一部分或全部引回到输入端，与输入信号迭加，就称为反馈。若引回的信号削弱了输入信号，就称为负反馈。若引回的信号增强了输入信号，就称为正反馈。这里所说的信号一般是指交流信号，所以判断正负反馈，就要判断反馈信号与输入信号的相位关系，同相是正反馈，反相是负反馈。9.3.1反馈的基本概念9.3.2反馈的类型一、电压反馈和电流反馈电压反馈：反馈信号取自输出电压信号。电流反馈：反馈信号取自输出电流信号。根据反馈所采样的信号不同，可以分为电压反馈和电流反馈。负反馈交流反馈直流反馈电压串联负反馈电压并联负反馈电流串联负反馈电流并联负反馈稳定静态工作点9.3.3负反馈的分析方法3.判别是串联反馈还是并联反馈4.判别是电压反馈还是电流反馈1.确定有无反馈2.判别反馈极性反馈类型的判断步骤：负反馈的判断方法——瞬时极性法判断时在输入端也要反映出反馈信号与输入信号的比较关系。

如果是电压反馈，则要从输出电压的微小变化开始。如果是电流反馈，则要从输出电流的微小变化开始。

假设输出端信号有一定极性的瞬时变化，依次经过反馈、比较、放大后，再回到输出端，若输出信号与原输出信号的变化极性相反，则为负反馈。反之为正反馈。9.3.4负反馈对放大电路的影响基本放大