第二章集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用

1、下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)+UCCRC2RE2uo+V2RB2RB1RCui+V1優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：能放大直流信號(hào)或變化十分緩慢的交流信號(hào)。能放大直流信號(hào)或變化十分緩慢的交流信號(hào)。缺點(diǎn)缺點(diǎn)：(1)前、后級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)互相影響；前、后級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)互相影響； (2)零點(diǎn)漂移。零點(diǎn)漂移。下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)1、前后級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)相互影響、前后級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)相互影響B(tài)2C1VV+UCCRC2RE2uo+V2RB2RB1RCui+V1VCVBRE2的接入，提高了的接入，提高了V1基極電位，從

2、而保證第一級(jí)基極電位，從而保證第一級(jí)有較高的靜態(tài)電位，而不致于進(jìn)入飽和區(qū)有較高的靜態(tài)電位，而不致于進(jìn)入飽和區(qū)。但。但RE2的接入使第二級(jí)電壓放大倍數(shù)大大降低。的接入使第二級(jí)電壓放大倍數(shù)大大降低。下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)2、零點(diǎn)漂移、零點(diǎn)漂移指輸入信號(hào)電壓為零時(shí)，輸出電壓發(fā)生緩慢指輸入信號(hào)電壓為零時(shí)，輸出電壓發(fā)生緩慢地、無(wú)規(guī)則地變化的現(xiàn)象。地、無(wú)規(guī)則地變化的現(xiàn)象。多級(jí)直接多級(jí)直接耦合放大耦合放大電路電路ui=0uouotO晶體管參數(shù)隨溫度變化、電晶體管參數(shù)隨溫度變化、電源電壓波動(dòng)、電路元件參數(shù)源電壓波動(dòng)、電路元件參數(shù)的變化等的變化等。把輸出漂移電壓折算到輸入把輸

3、出漂移電壓折算到輸入端來(lái)衡量。端來(lái)衡量。uAuuoddi下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)差動(dòng)放大電路差動(dòng)放大電路例：例：若有兩個(gè)放大電路的若有兩個(gè)放大電路的A、B，它們的電壓放大倍數(shù)，它們的電壓放大倍數(shù)分別為分別為1000和和200，輸出端的零點(diǎn)漂移電壓均為，輸出端的零點(diǎn)漂移電壓均為1V。若要放大若要放大2mV的信號(hào)，應(yīng)采用哪個(gè)放大電路？的信號(hào)，應(yīng)采用哪個(gè)放大電路？mV110001uAodAdiAuumV52001uBodBdiAuu下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)+UCCuoui1RCRB2V1RB1RC+V2ui2RB2RB1+ 電路結(jié)構(gòu)

4、對(duì)稱(chēng)，電路結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)，兩個(gè)輸入、兩個(gè)輸出兩個(gè)輸入、兩個(gè)輸出下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)uo= VC1 VC2 = 0uo= (VC1 + VC1 ) (VC2 + VC2 ) = 0靜態(tài)時(shí)：靜態(tài)時(shí)：ui1 = ui2 = 0當(dāng)當(dāng)T ICVC （兩管變化量相等）（兩管變化量相等）+UCCuoui1RCRB2V1RB1RC+V2ui2RB2RB1+VC1VC2下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)+UCCuoui1RCRB2V1RB1RC+V2ui2RB2RB1+ VC1 = VC2 （集電極電位等向等量變化）（集電極電位等向等量變化）uo= (VC

5、1 + VC1) (VC2 + VC2 ) = 0共模信號(hào)共模信號(hào) 需抑制需抑制下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)+UCCuoui1RCRB2V1RB1RC+V2ui2RB2RB1+ VC1 = VC2 (集電極電位一增一減，呈等量異向變化集電極電位一增一減，呈等量異向變化)uo= (VC1 VC1) (VC2 + VC2 ) = VC1差模信號(hào)差模信號(hào) 是有用信號(hào)是有用信號(hào)下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)例例: ui1 = 10 mV, ui2 = 6 mV ui2 = 8 mV 2 mV 可分解成可分解成: : ui1 = 8 mV + 2

6、 mV常作為常作為比較放大比較放大來(lái)用來(lái)用ui1 = uic1 + uid1 ui2 = uic2 + uid2 2i2i1ic2ic1icuuuuu2i2i1id2id1uuuu下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)icocCuuA idodDuuA CDCMRRAAK) dB (lg20CDCMRAAKKCMR越大，說(shuō)明差放電路放大差模信號(hào)的越大，說(shuō)明差放電路放大差模信號(hào)的能力越強(qiáng)，而受共模干擾的影響越小。能力越強(qiáng)，而受共模干擾的影響越小。下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè) 若電路完全對(duì)稱(chēng)，理想情況下若電路完全對(duì)稱(chēng)，理想情況下AC= 0， KCM

7、RR若電路不完全對(duì)稱(chēng)，則若電路不完全對(duì)稱(chēng)，則 AC 0即共模信號(hào)對(duì)輸出有影響。即共模信號(hào)對(duì)輸出有影響。下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)+Uuoui1RCRPV1RBRCui2RERB+VUEE+(2)對(duì)差模信號(hào)無(wú)反饋對(duì)差模信號(hào)無(wú)反饋?zhàn)饔?。作用?1)抑制零點(diǎn)漂移，穩(wěn)抑制零點(diǎn)漂移，穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)。定靜態(tài)工作點(diǎn)。 共共模抑制電阻模抑制電阻下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)UEE：用于補(bǔ)償用于補(bǔ)償RE上的壓降，以獲得合適的靜態(tài)工上的壓降，以獲得合適的靜態(tài)工作點(diǎn)。作點(diǎn)。電位器電位器RP：調(diào)零用的。在靜態(tài)時(shí)調(diào)節(jié)調(diào)零用的。在靜態(tài)時(shí)調(diào)節(jié)RP，使，使uo為零。

8、為零。 一般幾十歐一般幾十歐幾百歐之間。幾百歐之間。+Uuoui1RCRPV1RBRCui2RERB+VUEE+下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)EEEEEBBB2UIRUIREEEEC2RUIIEEEEB2 RUIIECEECCCCCCCE2RRUUIRUU+UUCERCV1RB2RE+UEE+ICIEIBUBE+下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)RBRCui1uo1+ +- -T1+ +- -beBCi11oD1RRRuuAD1beBCi22oD2ARRRuuA2iD21 iD12o1oouAuAuuu)(2i1 iD1uuAbeBCD1i2

9、i1oDRRRAuuuAibRbe ibRBRCui1uo1+ +- -+ +- -下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè))2/(LCbeBDLLRRRRRRA)( 22beBCi1o1i2i1o1DRRRuuuuuA)( 22beBCi2o1i2i1o2DRRRuuuuuA下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)2、單端輸入、單端輸入-單端輸出單端輸出+Uuo1uiRCRPV1RBRCui2RERB+VUEE+ui1+uo2可把可把 ui分解成一分解成一對(duì)共模信號(hào)和一對(duì)共模信號(hào)和一對(duì)差模信號(hào)對(duì)差模信號(hào):iii12121uuuiii22121uuu下一頁(yè)下

10、一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)ic11ocC2C1CuuAAARBRCuic1uoc1+ +- -V1+ +- -2REibRbe ibRBRCuic1uoc1+ +- -+ +- -2REEbeBC2)1 (RRRREC2RR下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè))(22beBCid1o1io1D1RRRuuuuA)(22beBCid2o2io2D2RRRuuuuA下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)輸入方式輸入方式雙端雙端單端單端輸出方式輸出方式雙端雙端單端單端雙端雙端單端單端差模放大倍數(shù)差模放大倍數(shù)AD差模輸入電阻差模輸入電阻

11、Ri差模輸出電阻差模輸出電阻RobeBCRRRbeBCRRR)(2beBCRRR)(2beBCRRR2(RB +Rbe)2(RB +Rbe)下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)解：解：48lg20DA67lg20CDCMRAAKV005. 52i2i1ic2ic1icuuuuuV01. 0i2i1iduuu下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)練習(xí)題：練習(xí)題：下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)一、運(yùn)算放大器的特點(diǎn)一、運(yùn)算放大器的特點(diǎn)集成運(yùn)算放大器是一種具有集成運(yùn)算放大器是一種具有很高放大倍數(shù)很高放大倍數(shù)的多級(jí)的多級(jí)直接耦合直接耦

12、合放大電路。放大電路。Auo 高：高：80dB140dBRi 高：高：105 1011 Ro 低：幾十低：幾十 幾百幾百 KCMR高高：70dB130dB下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)輸入級(jí)：輸入級(jí)：輸入電阻高，能減小零點(diǎn)漂移和抑制干輸入電阻高，能減小零點(diǎn)漂移和抑制干擾信號(hào)，都采用差動(dòng)放大電路。擾信號(hào)，都采用差動(dòng)放大電路。中間級(jí)：中間級(jí)：要求電壓放大倍數(shù)高。常采用共發(fā)射極要求電壓放大倍數(shù)高。常采用共發(fā)射極放大電路構(gòu)成。放大電路構(gòu)成。輸出級(jí)：輸出級(jí)：要求輸出電阻低，帶負(fù)載能力強(qiáng)，一般要求輸出電阻低，帶負(fù)載能力強(qiáng)，一般由互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)電路或射極輸出器構(gòu)成。由互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)電路或射極

13、輸出器構(gòu)成。輸入級(jí)輸入級(jí)中間級(jí)中間級(jí)輸出級(jí)輸出級(jí)偏置偏置電路電路輸入端輸入端輸出端輸出端運(yùn)算放大器組成方框圖運(yùn)算放大器組成方框圖下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)常用的集成運(yùn)放芯片常用的集成運(yùn)放芯片F(xiàn)00712876543調(diào)零端調(diào)零端 調(diào)零端調(diào)零端反相輸入端反相輸入端同相輸入端同相輸入端輸出端輸出端負(fù)電源端負(fù)電源端正電源端正電源端空腳空腳調(diào)零電位器調(diào)零電位器+Auououu+ 723461512V+12V下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)三、集成運(yùn)放的符號(hào)、外特性和電路模型三、集成運(yùn)放的符號(hào)、外特性和電路模型Auuo+u+u ：表示表示“放大器放

14、大器”兩個(gè)兩個(gè)輸入端輸入端u：反相輸入端反相輸入端u+：同相輸入端同相輸入端一個(gè)輸出端一個(gè)輸出端： uo為了簡(jiǎn)化起見(jiàn)，常將接地端省去。為了簡(jiǎn)化起見(jiàn)，常將接地端省去。Auuo+u+u 1、符號(hào)、符號(hào)Au：電壓放大倍數(shù)：電壓放大倍數(shù)下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè) uduo O2、運(yùn)放的外特性、運(yùn)放的外特性u(píng)d= u+ u ：差動(dòng)輸入電壓：差動(dòng)輸入電壓uo= Au ( u+ u )= Aud電壓傳輸特性電壓傳輸特性 uo= f (ud)線(xiàn)性區(qū)：線(xiàn)性區(qū)：uo = Au( (u+ u)飽和區(qū)飽和區(qū)(非線(xiàn)性區(qū)非線(xiàn)性區(qū))：ud 時(shí)，時(shí)， uo = +Uo(sat) ud u 時(shí)，

15、時(shí)， uo = +Uo(sat) u+ u 時(shí)，時(shí)， uo = + Uo(sat) 當(dāng)當(dāng)u+ 0 ui = Ui 1，稱(chēng)為，稱(chēng)為深度負(fù)反饋深度負(fù)反饋，此時(shí)：，此時(shí)：在深度負(fù)反饋的情況下，在深度負(fù)反饋的情況下，閉環(huán)放大倍數(shù)僅與反饋電閉環(huán)放大倍數(shù)僅與反饋電路的參數(shù)有關(guān)。路的參數(shù)有關(guān)。FA1f 下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)%10dAAffdAAuoRFuiR2R1+ RLofuuF 03. 03001010f11RRR2 .3303. 0101101 44fAFAAAAAFAAd11d)2(ff%033. 0%103011下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上

16、一頁(yè)上一頁(yè)串聯(lián)反饋：串聯(lián)反饋：使使Ri提高提高并聯(lián)反饋：并聯(lián)反饋：使使Ri減小減小與串聯(lián)反饋還是并聯(lián)反饋有關(guān)與串聯(lián)反饋還是并聯(lián)反饋有關(guān)電壓反饋：電壓反饋：使使Ro減小減小電流反饋：電流反饋：使使Ro提高提高與電壓反饋還是電流反饋有關(guān)與電壓反饋還是電流反饋有關(guān)下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)Auiufuduo大大略小略小略大略大略小略小略大略大 uoAF小小接近正弦波接近正弦波正弦波正弦波ui下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)無(wú)負(fù)反饋無(wú)負(fù)反饋f|Au|下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)(1) 要想穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)，應(yīng)引入要想

17、穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)，應(yīng)引入直流負(fù)反饋。直流負(fù)反饋。(2) 要想改善交流性能，應(yīng)引入要想改善交流性能，應(yīng)引入交流負(fù)反饋。交流負(fù)反饋。(3) 要想穩(wěn)定輸出電壓，應(yīng)引入要想穩(wěn)定輸出電壓，應(yīng)引入電壓負(fù)反饋；電壓負(fù)反饋； 要想穩(wěn)定輸出電流，應(yīng)引入要想穩(wěn)定輸出電流，應(yīng)引入電流負(fù)反饋。電流負(fù)反饋。(4) 要提高要提高，應(yīng)引入，應(yīng)引入串聯(lián)負(fù)反饋；串聯(lián)負(fù)反饋； 要減小要減小，應(yīng)引入，應(yīng)引入并聯(lián)負(fù)反饋。并聯(lián)負(fù)反饋。(5) 要提高要提高，應(yīng)引入，應(yīng)引入電流負(fù)反饋；電流負(fù)反饋； 要減小要減小，應(yīng)引入，應(yīng)引入電壓負(fù)反饋。電壓負(fù)反饋。下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)練習(xí)題：練習(xí)題：R2R1+ RLR

18、F2RF1ui下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)正弦波信號(hào)發(fā)生器（正弦波振蕩器）正弦波信號(hào)發(fā)生器（正弦波振蕩器）下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)iUuAfUFoUiuoUAUfUifUU下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)iouUUAofUUFfiUU1uFAAAAuuFFFFAuuFAFA1FAuFAn2 FA1uFA下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè) R+R2R1 C RCuoui +uf +下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)1U2U R C RCCRCRCRUUj1/j1j1/122221j3jCRRCRC)j(31oo)1j(31RCRCRC1o下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)