集成運(yùn)算放大電路

1、第四章 集成運(yùn)算放大電路教學(xué)要求：了解電流源的特性；了解集成運(yùn)放的性能指標(biāo)。具有根據(jù)需要合理選用集成運(yùn)放電路的初步能力前1、2個(gè)屬于知識方面的要求最后1個(gè)屬于能力方面的要求教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)分析：教學(xué)重點(diǎn)是集成運(yùn)放的主要參數(shù)。教學(xué)難點(diǎn)是各類電流源電路的分析計(jì)算。教具：PPT 黑板教學(xué)過程：（一）：復(fù)習(xí)提問，引入新課：多極放大器具有哪些耦合方式？各方式具有的特點(diǎn)為何？多極放大器的電壓放大倍數(shù)，輸入電阻，輸出電阻怎么求？ 提問3-4位學(xué)生回答（二）：新課教學(xué)：一：集成運(yùn)放的特點(diǎn)1直接耦合方式，充分利用管子性能良好的一致性采用差分放大電路和電流源電路。2用復(fù)雜電路實(shí)現(xiàn)高性能的放大電路，因?yàn)殡娐返膹?fù)雜化并

2、不帶來工藝的復(fù)雜性。3用有源元件替代無源元件，如用晶體管取代難于制作的大電阻。4采用復(fù)合管。 利用課件進(jìn)行講解，然后總結(jié)歸納。二、集成運(yùn)放電路的組成PPT演示此圖四個(gè)部分的作用：偏置電路：為各級放大電路設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)。采用電流源電路。輸入級：前置級，多采用差分放大電路。要求Ri大，Ad大， Ac小，輸入端耐壓高。中間級：主放大級，多采用共射放大電路。要求有足夠的放大能力。輸出級：功率級，多采用準(zhǔn)互補(bǔ)輸出級（P169）。要求Ro小，最大不失真輸出電壓盡可能大。功放在后面會再講到三、集成運(yùn)放的電壓傳輸特性 利用課件進(jìn)行講解，在圖上標(biāo)出線形區(qū)和非線性區(qū)在線性區(qū)： ； 是開環(huán)差模放大倍數(shù)。在非線

3、性區(qū)：舉P188例，讓學(xué)生加深這個(gè)概念的感性認(rèn)識：當(dāng)時(shí)，電路工作在線形區(qū)，；當(dāng)時(shí)，電路工作在非線形區(qū)，。學(xué)生自己做P188的思考題四集成運(yùn)放中的電流源1鏡像電流源在電流源電路中充分利用集成運(yùn)放中晶體管性能的一致性。T0 和 T1 特性完全相同。 稱為基準(zhǔn)電流，為輸出電流。在此電路中存在著反饋：該電流源有一定的溫度補(bǔ)償作用2. 比例電流源改變了的關(guān)系，使二者成比例關(guān)系。與是電流負(fù)反饋電阻，與鏡像電流源比較，比例電流源輸出電流具有更高的溫度穩(wěn)定性。3微電流源要求提供很小的靜態(tài)電流，又不能用大電阻。為超越方程(等號兩邊至少有一個(gè)含有未知數(shù)的初等超越函數(shù)式的方程。具有未知量的對數(shù)函數(shù)、指數(shù)函數(shù)、三角函

4、數(shù)、反三角函數(shù)等的方程)。4. 多路電流源基于比例電流源的多路電流源當(dāng)確定后，各級只要選擇合適電阻，就可以得到所需電流。多集電極管構(gòu)成的多路電流源，當(dāng)基極電流一定時(shí)，集電極電流之比等于它們的集電區(qū)面積之比。這是橫向的PNP管，橫向是制作工藝的問題MOS管多路電流源，它們的開啟電壓等參數(shù)相等，在各級相等時(shí)，它們的漏極電流正比于溝道的寬長比。五、集成運(yùn)放的電路分析及其性能指標(biāo)1讀圖方法（1）了解用途：了解要分析的電路的應(yīng)用場合、用途和技術(shù)指標(biāo)。（2）化整為零：將整個(gè)電路圖分為各自具有一定功能的基本電路。（3）分析功能：定性分析每一部分電路的基本功能和性能。（4）統(tǒng)觀整體：電路相互連接關(guān)系以及連接后

5、電路實(shí)現(xiàn)的功能和性能。（5）定量計(jì)算：必要時(shí)可估算或利用計(jì)算機(jī)計(jì)算電路的主要參數(shù)。2.舉例P197: F0073.集成運(yùn)放的主要性能指標(biāo)重點(diǎn)介紹指標(biāo)參數(shù)含義F007典型值理想值開環(huán)差模增益集成運(yùn)放無外加反饋時(shí)的差模放大倍數(shù)106dB差模輸入電阻集成運(yùn)放對輸入差模信號的輸入電阻>2M共模抑制比常用分貝表示（）90dB輸入失調(diào)電壓使為0時(shí)在輸入端所加的補(bǔ)償電壓，若運(yùn)放工作在線性區(qū)，則，此值愈小，則電路參數(shù)對稱性越好<2mV0的溫漂此值愈小，則電路溫飄越小幾V/0輸入失調(diào)電流反映輸入級差放管輸入電流的不對稱程度20nA 0的溫漂此值愈小，則運(yùn)放質(zhì)量越好幾nA/0輸入偏置電流輸入級差放管的

6、基極（柵極）偏置電流的平均值，此值越小信號源內(nèi)阻對集成運(yùn)放靜態(tài)工作點(diǎn)的影響也就越小，通常越小，往往也就越小最大共模輸入電壓超過此值不能正常放大差模信號±13V最大差模輸入電壓超過此值輸入級放大管擊穿（當(dāng)差模信號大到一定程度時(shí)，輸入級至少一個(gè)PN結(jié)承受反向電壓，此值為不至于使PN結(jié)反向擊穿所允許的最大差模輸入電壓）±30V（使用橫向PNP管可達(dá)±30V，NPN型的只有幾伏）-3dB帶寬使下降3dB（0.707倍）時(shí)的信號頻率。引入負(fù)反饋后，可展寬頻帶，提高此值7Hz單位增益帶寬使下降到0dB（即，失去電壓放大能力）時(shí)的信號頻率，與晶體管的特征頻率相似對于元器件而言，

7、特征頻率是指其主要功能下降到不好使用時(shí)的一種截止頻率。如，對于用作為放大的有源器件雙極型晶體管以及場效應(yīng)晶體管而言，特征頻率就是指其電流放大系數(shù)下降到1時(shí)的頻率，這是共發(fā)射極組態(tài)作為放大使用的截止頻率。對于用作為檢波、開關(guān)等的無源二極管而言，其特征頻率就是指其阻抗下降到很小、不能吸收信號功率時(shí)的頻率，這時(shí)的截止頻率也就是其特征頻率。轉(zhuǎn)換速率在大信號作用下輸出電壓在單位時(shí)間變化量的最大值，表示集成運(yùn)放對信號變化速度的適應(yīng)能力，是衡量運(yùn)放在大幅值信號作用時(shí)工作速度的參數(shù)，當(dāng)輸入信號變化斜率的絕對值小于SR時(shí)，輸出電壓才能按線性規(guī)律變化，信號幅值愈大、頻率愈高，要求集成運(yùn)放的SR也就愈大。0.5V/

8、S六、保護(hù)措施用PPT給學(xué)生們看這幾個(gè)保護(hù)電路的圖集成運(yùn)放在使用中常因以下三種原因被損壞：輸入信號過大，使PN結(jié)擊穿；電源電壓極性接反或過高；輸出端直接接“地”或接電源，運(yùn)放將因輸出級功耗過大而損壞。因此，使用時(shí)應(yīng)進(jìn)行保護(hù)。1 輸入保護(hù)：輸入電壓過大時(shí)保護(hù)集成運(yùn)放 在輸入端加入兩個(gè)反向并聯(lián)的二極管，將輸入電壓限制在二極管的正向壓降以內(nèi)2 輸出保護(hù)防止輸出電壓過大，損壞集成運(yùn)放 兩個(gè)穩(wěn)壓管方向串聯(lián)，將輸出電壓限制在穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值的范圍內(nèi)3電源端保護(hù)防止正負(fù)電源接反用二極管保護(hù)（三）：課堂提問：1 集成運(yùn)放由幾部分構(gòu)成？2 各部分的功能及要求為何？3 線性區(qū)在電壓傳輸特性曲線上在何處？提問3-4位

9、學(xué)生（四）：課堂小結(jié)：集成運(yùn)算放大器是一種多級直接耦合的高電壓放大倍數(shù)的集成放大電路，具有輸入電阻高、輸出電阻小的特點(diǎn)。內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由輸入級、中間級、輸出級以及偏置電路組成。輸入級一般采用可以抑制零點(diǎn)漂移的差動(dòng)放大電路；中間級采用共射極電路以獲得較高的電壓放大倍數(shù)；輸出級采用互補(bǔ)對稱的射級跟隨器以提高帶負(fù)載能力；偏置電路供給各級合理的偏置電流。（五）布置作業(yè)： P213： 自測題 一、二（六）：板書設(shè)計(jì)：集成運(yùn)算放大器一、集成運(yùn)放的特點(diǎn)：1直接耦合2電路復(fù)雜，放大性能高3用有源元件替代無源元件4采用復(fù)合管。二、集成運(yùn)放電路的組成1偏置電路：為各級放大電路設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)。采用電流源電路。2

10、輸入級：前置級，多采用差分放大電路。要求Ri大，Ad大， Ac小，輸入端耐壓高。3中間級：主放大級，多采用共射放大電路。要求有足夠的放大能力。4輸出級：功率級，多采用準(zhǔn)互補(bǔ)輸出級（P169）。要求Ro小，最大不失真輸出電壓盡可能大。PPT演示組成框圖三、集成運(yùn)放的電壓傳輸特性在線性區(qū)： ； 是開環(huán)差模放大倍數(shù)。在非線性區(qū)：PPT演示電壓傳輸特性曲線四集成運(yùn)放中的電流源1鏡像電流源3微電流源2. 比例電流源4. 多路電流源PPT演示各種電流源五、集成運(yùn)放的電路分析及其性能指標(biāo)1 讀圖方法（1）了解用途：了解要分析的電路的應(yīng)用場合、用途和技術(shù)指標(biāo)。（2）化整為零：將整個(gè)電路圖分為各自具有一定功能的基本電路。（3）分析功能：定性分析每一部分電路的基本功能和性能。（4）統(tǒng)觀整體：電路相互連接關(guān)系以及連接后電路實(shí)現(xiàn)的功能和性能。（5）定量計(jì)