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

9.2集成运算放大器的结构、原理、符号、参数9.1

典型差动放大电路9.3放大电路中的负反馈9.5

集成运算放大器的非线性应用9.4

集成运算放大器的线性应用9.1.1

直接耦合电路的特殊问题问题1

前后级Q

点相互影响输入级采用差动放大电路零点漂移计算公式：9.1

典型差动放大电路问题2

零点漂移

解决办法?u;=0

时

，u。不等于零解决办法?增

加R₂

、RB₂设置合适Q点9.1.2

典型差动放大器一、结构特点：结构对称二、输入输出方式共有3种

双端输入双端输出

双端输入单端输出方式

单端输入双端输出

单端输入单端输出RBli2b输入端

接法输出端

接法RBaRc[

uoV₂REUEE双端单端

双端单端C1ui1RcV₁ui=ui-Ui2o+Vcc共模输入信号：

u₁=U₁2=uc(大小相等，极性相同)RB理想情况

：u;1=Ui₂→

Uc₁=Uc₂→u₀=0但因两侧不完全对称，b三

、抑制零漂的原理当

u;1=U;2=0

时

：

u₀=Uc₁-Uc₂=0当温度变化时：u₀=(Uc₁+△uc₁)-(Uc₂+△uc₂)=0o+Vcc共模电压放大倍数：(很小，<1)Rc

RcuoC2

V₁

V₂REUEE1;2ui=ui1-Ui2C1

RBui1aRE则

ua=2uia₁UEE共模信号：

uic

uid1

uid2共同作用于两个输入端

uid=2uidl任意输入信号：

可分解成差模分量和共模分量差模信号与共模信号差模信号：

Uid若

uian=-Uia2(大小相等，极性相反)VccRcRBV₂RcuoRBV₁uid=U₁1-Ui₂R。

DR。RBT₁

T₂ui2RE四

、典型差动放大电路分析1.R

的作用抑制温度漂移，

RB

稳定静态工作点设u;1=U;2=0温度T自

动

稳

定

Ic

IBRB

具有强负反馈作用-UEEia₁=-i。2iRE=ia+i₂=0uRE=0

R₂对差模信号不起作用u

.

一

1

ta

1u₂一162,i2)R

u

RcR

对差模信号作用R

i61RT₁

T₂RBi62RE-UR₆u;iRE2.Q

点的计算—

直流通路

RcRBIBUEE-UBERB+2(1+βREIc₁=Ic=Ic=βlBUE₁=UE₂=—Ip×RB—UBEUcE₁=UCE₂=Uc-UE1

Uc₁=Uc₂=Ucc-Ic×RcIc21DRcRBT₂IBRE-UEEIcT₁IE↓ui2差模输入信号：u;1=-U;2=ua(大小相等，极性相反)设uc₁=Uc₁+△uC₁,uc₂=Uc₂+△uc₂。因u;=-ui₂,→

△uc₁=-△uc₂→

U₀=Uc₁-Uc₂=△uc₁-△uc₂=2△uc1差模电压放大倍数：

(很大，>1)3.

动态分析差模电压放大倍数A。°+UccR₁RBui2RcT₂R。T₁R₁RBui1差模信号通路放大倍数单边差模放大倍数：

βi₁Rc

βRcAa₁=Aa₂RBib1u

rbe1βib1Rcuod1E若差动电路带负载R(

接

在

C₁

与

C₂

之间),对于差动信号而言，

Rz中点电位为0,所以放大倍数：A1A2A3……

Rc

↓ia

a↓u

od1TiUod2ERcRBlb2

R差模电压放大倍数：R₆R

1总差放倍数u;输入电阻：

r;=2[R//(rbe₁输出电阻：r

。=2Rc思考题：

电路去掉R能正常工作吗?

R的

作用是什么?2.输入输出电阻R₆u

R

61ri+UccRcRBu2rir。RcI

ic1uu

od1TiEuod2R(二)共模输入R

RcR₆uoc1

uoc2

RBT₁

T₂iRE

、URERp

对共模信号有抑制作用(原理静态分析，即由于R

的负反馈作用，使Ig基

本

不

变

)

。RE-

U₁EEUREiRERcRB

uoc12RERBuc2[Rcuoc22R共模信号通路：Uc1五、

共模抑制比(CMRR)的定义CMRR—CommonModeRejectionRatioA₄A.KCMRR(dB)=20log(分贝)例：

A=-200A。=0.1KCMRR=20lg|(-200)/0.1|=66dB1.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，提高申路性能。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；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：

将整个电路的各个元件做在同一个半导体基片上9.2

集成运算放大器简介一

、集成电路的概念特

点

：对输入级要求：尽量减小零漂，提高KCMRR,输

入

阻

抗r;尽可能大对输出级要求：带负载能力强，有足够的输出电流i

。.输出阻抗r。小9.2

二、集成运算放大器的原理电路对中间级要求：足够大的电压放大倍数。u+同相输入端与u。同

相输

出

级中间级与u。反

相Is2s双列直插式封装贴片式封装四种封装形式：

圆外壳封装、扁平管封装双列直插式封装

贴片式封装三

、集成运放芯片已经不用正在使用外

形符号反相输入端u_

D0u+同相输入端u

u+u₀

uu+-

十

u₀

u₀国内符号输出端u+u.u

。均为对地电压国际符号9.2

四、集成运放的主要参数1.开环差模电压放大倍数AAa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Aa为∞。常用分贝作单位，

一般100dB

以上。r;>1MQ,

有的可达100MΩ

以上。r

。=几Ω

-几十Ω。3.

最大共模输入电压Urcma6.

最大差模输入电压Uadmax7.-3dB带宽fH2.共模抑制比Kc

MMR3.差模输入电阻r;a3.输出电阻r。运放是直流放大器，也可放大低频信号，不适用于高频信号。9.2五

、理想运算放大器及其重要结论1.理想运算放大器的概念

线性区1.理想运算放大器的条件

非线性区实际传输特性E非线性区E

理想传输特性Ra

u₀2.电压传输特性u。A。=R;=R。=0KCMMRR=○u+E

u

9.2

五

、理想运算放大器及其重要结论2.理想运算放大器的两个重要结论·

虚短

u+□Ra

u₀·

虚断

i=i_=0

u_

运算放大器不取用电流9.3

放大电路中的负反馈9.3.1反馈的基本概念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。一、电压反馈和电流反馈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。

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。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交流反馈直流反馈9.3.2反馈的类型负反馈9.3.3负反馈的分析方法反馈类型的判断步骤：1.确定有无反馈

3.判别是串联反馈还是并联反馈2.判别反馈极性

4.判别是电压反馈还是电流反馈负反馈的判断方法——瞬时极性法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。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。判断时在输入端也要反映出反馈信号与输入信号的比车9.3.4负反馈对放大电路的影响基本放大电

路A。反馈回电

路F反馈电路基本方程9.4

集成运算放大器的线性应用1.反相输入比例运算电路iF

RF2.同相输入比例运算电路2.

同相输入比例运算电路(带R₃)u

u+iF

RF0uoi₁R₁R₂R₁iR₂i₁uio—R₁R′liuiip

RR₃9.4

集成运算放大器的线性应用其他电路可利用上面的结论，使用叠加原理自行分析0μo

R₃R₅

u。RF0ů。Rr0u%iFi₁R₁R₂R₃RpR₄lu₀+ui303R4ui10-Ui2○R₁R₂R₃R₁R₂ui1lli2liRFE十R₂