電工技術(shù)第11章-集成運(yùn)算放大器PPT課件

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)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) 集成運(yùn)算放大器是一種具有很高放大倍數(shù)的多集成運(yùn)算放大器是一種具有很高放大倍數(shù)的多級(jí)直接耦合放大電路。是發(fā)展最早、應(yīng)用最廣泛的級(jí)直接耦合放大電路。是發(fā)展最早、應(yīng)用最廣泛的一種模擬集成電路。一種模擬集成電路。Auo 高高: 80dB140dBrid 高高: 105 1011 ro 低低: 幾十幾十 幾百幾百 KCMR高高: 70dB130dBuo+Auou+u。 。+UCCUEE 下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返

2、回上一頁(yè)上一頁(yè)+UCCUEEuu+輸入級(jí)輸入級(jí)中間級(jí)中間級(jí) 輸出級(jí)輸出級(jí)同相同相輸入端輸入端輸出端輸出端反相反相輸入端輸入端 輸入級(jí)：輸入級(jí)：輸入電阻高，能減小零點(diǎn)漂移和抑制干擾輸入電阻高，能減小零點(diǎn)漂移和抑制干擾信號(hào)，都采用帶恒流源的差放信號(hào)，都采用帶恒流源的差放 。 中間級(jí)：中間級(jí)：要求電壓放大倍數(shù)高。常采用帶恒流源的要求電壓放大倍數(shù)高。常采用帶恒流源的共發(fā)射極放大電路構(gòu)成。共發(fā)射極放大電路構(gòu)成。 輸出級(jí)：輸出級(jí)：與負(fù)載相接，要求輸出電阻低，帶負(fù)載能與負(fù)載相接，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。力強(qiáng)，一般由互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)電路或射極輸出器構(gòu)成。下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目

3、錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)11.1.2 主要參數(shù)主要參數(shù)1. 最大輸出電壓最大輸出電壓 UOPP 能使輸出和輸入保持不失真關(guān)系的最大輸出電壓。能使輸出和輸入保持不失真關(guān)系的最大輸出電壓。2. 開(kāi)環(huán)差模電壓增益開(kāi)環(huán)差模電壓增益 Auo 運(yùn)放沒(méi)有接反饋電路時(shí)的差模電壓放大倍數(shù)。運(yùn)放沒(méi)有接反饋電路時(shí)的差模電壓放大倍數(shù)。 Auo愈高，所構(gòu)成的運(yùn)算電路越穩(wěn)定，運(yùn)算精度也越高。愈高，所構(gòu)成的運(yùn)算電路越穩(wěn)定，運(yùn)算精度也越高。uo+Auou+u。 。+UCCUEE o0uuAuuuo = Auo( (u+ u )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. 理想運(yùn)算放大器理想運(yùn)算放

4、大器Auo ， rid ，ro 0 ， KCMR 2. 電壓傳輸特性電壓傳輸特性 uo= f (ui)線性區(qū)：線性區(qū)：uo = Auo( (u+ u )非線性區(qū)：非線性區(qū)：u+ u 時(shí)，時(shí)， uo = +Uo(sat) u+ u 時(shí)，時(shí)， uo = + Uo(sat) u+ 0 ui = Ui 0時(shí)，時(shí)，| T(j )| 衰減很快衰減很快 顯然，電路能使低于顯然，電路能使低于 0的的信號(hào)順利通過(guò)，衰減很小，信號(hào)順利通過(guò)，衰減很小，而使高于而使高于 0的信號(hào)不易通過(guò)，的信號(hào)不易通過(guò)，衰減很大，衰減很大，稱(chēng)一稱(chēng)一 階有源低通階有源低通濾波器。濾波器。 為了改善濾波效果，為了改善濾波效果，使使 0

5、時(shí)信號(hào)衰減得時(shí)信號(hào)衰減得更快些，常將兩節(jié)更快些，常將兩節(jié)RC濾濾波環(huán)節(jié)串接起來(lái)，波環(huán)節(jié)串接起來(lái)，組成組成二階有源低通濾波器。二階有源低通濾波器。uoRFCR+ R1+ui+RC一階一階二階二階 幅頻特性幅頻特性f021uA 0| Auf0 | T(j ) | O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) 01F1Fioj11j111 RRRCRRUUi1jUCRRU URRU)(11Fo頻率頻率角角稱(chēng)為截止稱(chēng)為截止RC1: 式中0 uiuoRFCR+ R1+設(shè)輸入為正弦波信號(hào)，則有設(shè)輸入為正弦波信號(hào)，則有故：故：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) 可見(jiàn)，

6、電路使頻率大于可見(jiàn)，電路使頻率大于 0 的信號(hào)通過(guò)的信號(hào)通過(guò) ，而小于，而小于 0 的信號(hào)被阻止，稱(chēng)為的信號(hào)被阻止，稱(chēng)為有源高通濾波器有源高通濾波器。 ,0時(shí)時(shí)當(dāng)當(dāng) ,時(shí)時(shí)當(dāng)當(dāng) 20f0)(1)(j uATf0)(juAT 0)(j T 01Fioj11)(j)(j)(j RRUUT 0f0j1 uA其模為其模為,0時(shí)時(shí)當(dāng)當(dāng) 2)(jf0uAT 幅頻特性幅頻特性f021uA 0| Auf0 | T(j ) | O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)模擬開(kāi)關(guān)模擬開(kāi)關(guān)模擬輸入信號(hào)模擬輸入信號(hào)電路電路 SuC+ui+uo+ 采樣保持電路采樣保持電路，多用于模，多用于模 - 數(shù)轉(zhuǎn)

7、換電路（數(shù)轉(zhuǎn)換電路（A/D）之）之前前。由于。由于A/D 轉(zhuǎn)換需要一定的時(shí)間，所以在進(jìn)行轉(zhuǎn)換需要一定的時(shí)間，所以在進(jìn)行A/D 轉(zhuǎn)換前必須對(duì)模擬量進(jìn)行瞬間采樣，并把采樣值保轉(zhuǎn)換前必須對(duì)模擬量進(jìn)行瞬間采樣，并把采樣值保存一段時(shí)間，以滿足存一段時(shí)間，以滿足A/D 轉(zhuǎn)換電路的需要。轉(zhuǎn)換電路的需要。采樣存儲(chǔ)采樣存儲(chǔ)電容電容控制信號(hào)控制信號(hào)電壓跟隨器電壓跟隨器下一頁(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) uG為高電平，為高電平， S 閉合閉合(場(chǎng)效應(yīng)管導(dǎo)通場(chǎng)效應(yīng)管導(dǎo)通)， ui對(duì)存儲(chǔ)電容對(duì)存儲(chǔ)電容C充電，充電， uo= uC = ui 。 uG為為 0， S 斷開(kāi)斷開(kāi)(場(chǎng)效應(yīng)管截止場(chǎng)效應(yīng)管截

8、止)，輸出，輸出 保持該階段開(kāi)始瞬間的值不變。保持該階段開(kāi)始瞬間的值不變。uitouGto采樣速度愈高，愈接近模擬信號(hào)的變化情況。采樣速度愈高，愈接近模擬信號(hào)的變化情況。 SuC+ui+uo+ 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) 電壓比較器用來(lái)比較輸入信號(hào)與參考電壓的大電壓比較器用來(lái)比較輸入信號(hào)與參考電壓的大小。當(dāng)兩者幅度相等時(shí)輸出電壓產(chǎn)生躍變，由高電小。當(dāng)兩者幅度相等時(shí)輸出電壓產(chǎn)生躍變，由高電平變成低電平，或者由低電平變成高電平。由此來(lái)平變成低電平，或者由低電平變成高電平。由此來(lái)判斷輸入信號(hào)的判斷輸入信號(hào)的 大小和極性。大小和極性。 數(shù)模轉(zhuǎn)換、數(shù)字儀表、自動(dòng)控制和自動(dòng)

9、檢測(cè)等數(shù)模轉(zhuǎn)換、數(shù)字儀表、自動(dòng)控制和自動(dòng)檢測(cè)等技術(shù)領(lǐng)域，以及波形產(chǎn)生及變換等場(chǎng)合技術(shù)領(lǐng)域，以及波形產(chǎn)生及變換等場(chǎng)合 。 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 u+ u Uo(sat)+Uo(sat)飽和區(qū)飽和區(qū)O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)電壓傳輸特性電壓傳輸特性閾值電壓閾值電壓(門(mén)限電平門(mén)限電平)：輸出躍變所對(duì)應(yīng)的輸入電壓。：輸出躍變所對(duì)應(yīng)的輸入電壓。 uiuoOURURuouiR2+ R1+可見(jiàn)，在可見(jiàn)，在 ui =UR 處輸出電壓處輸出電壓 uo 發(fā)生躍變。發(fā)生躍變。參考電壓參考電壓動(dòng)畫(huà)動(dòng)畫(huà)下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回

10、返回上一頁(yè)上一頁(yè)uitOUROuot +Uo (sat) Uo (sat)t1t2 當(dāng)當(dāng) ui 單方向變化時(shí)，單方向變化時(shí)， uo 只變化一次。只變化一次。URuouiR2+ R1+電壓傳輸特性電壓傳輸特性u(píng)iuoOUR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)ui UR，uo=+ Uo (sat)ui UR，uo= Uo (sat)URuouiR2+ R1+uiuoURR2+ R1+ uiuoOUR電壓傳輸特性電壓傳輸特性u(píng)iuoOUR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)URuouiR2+ R1+uiuoURR2+ R1+Ot +Uo(sat) Uo(s

11、at)uouitOUROuot +Uo (sat) Uo (sat)t1t2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)UZ UZuoRDZURuouiR2+ R1+電壓傳輸特性電壓傳輸特性 Uo(sat) +Uo(sat)uiuoOUR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)URuouiR2+ R1+tuituo+Uo(sat)Uo(sat)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)RF UUoF 2 2uRRRu 當(dāng)當(dāng) uo = + Uo(sat)， 則則 )(o(sat)F 2 2URRRUu 當(dāng)當(dāng) uo = Uo(sat)， 則則iuu

12、)(o(sat)F 2 2 URRRUu 門(mén)限電壓受輸門(mén)限電壓受輸出電壓的控制出電壓的控制R2uoui+ R1+ 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)uiuoO Uo(sat)+Uo(sat) U電壓傳輸特性電壓傳輸特性 UuitOuoOt+Uo(sat)Uo(sat) U U兩次跳變之間具有遲兩次跳變之間具有遲滯特性滯特性滯回比較器滯回比較器RFR2uoui+ R1+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))(o(sat)F 2 2RF 2FRURRRURRRu 可見(jiàn)：可見(jiàn)：傳輸特性不再對(duì)稱(chēng)于縱軸，傳輸特性不再對(duì)稱(chēng)于縱軸， UU +URRFR2uoui

13、+ R1+ U U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)o(sat)F 2 2 2URRRUUU 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)V2V6201010 U V 2V6201010 U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) V33. 1V62010105201020V33. 5V62010105201020 UU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)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

14、一頁(yè)上一頁(yè) o(sat)2 1 2RURRRU o(sat)F 2 2RURRRU 動(dòng)畫(huà)動(dòng)畫(huà)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) RCtCCCCeuuutu 0RU RU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) o(sat)F 2 2R2o(sat)o(sat)F 2 2 R0URRRUtuUuURRRUuCCC o(sat)F 2 2R3o(sat)o(sat)F 2 2R0URRRUtuUuURRRUuCCC F 22121ln2RRRCTTT F 221ln211RRRCTf = RC 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

15、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)A1：滯回比較器：滯回比較器 因因 u- = 0 ，所以當(dāng)，所以當(dāng) u+ = 0時(shí)時(shí)，A1狀態(tài)狀態(tài)改變改變0o2111o2121 uRRRuRRRu當(dāng)當(dāng) 時(shí)時(shí)，即即當(dāng)當(dāng) Z121o12oURRuRRu Cuo1R3DZR2+ R6uoR5R4+ A2A1R1動(dòng)畫(huà)動(dòng)畫(huà)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)TT1T2T = T1+ T2 = 2T1 = 2T2RCRRTf2141 tRCUuio uo1 UZ UZRCUURRTTZZ12212 tOuoZ12URRZ12URR (1) 改變比較器的輸出改變比較器的輸出 uo

16、1、電阻、電阻R1 、R2 即可改即可改變?nèi)遣ǖ姆?。變?nèi)遣ǖ姆怠?(2) 改變積分常數(shù)改變積分常數(shù)RC 即可改變?nèi)遣ǖ念l率。即可改變?nèi)遣ǖ念l率。動(dòng)畫(huà)動(dòng)畫(huà)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)Z12URRZ12URR O動(dòng)畫(huà)動(dòng)畫(huà)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)12i1i212o1o2RuuRRuu )(2o1o46ouuRRu )21 (12462i1ioiofRRRRuuuuuAu ui1+R2+uo2uo1uoR6R6R4R4+R2R1+ui2ui+A2A1A3 +)(2 2i1i12146ouuRRRRRu 所所以以下一頁(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) 使喇叭相當(dāng)使喇叭相當(dāng)于純電阻負(fù)載于純電阻負(fù)載去耦，防止去耦，防止低頻自激低頻自激消振，防止消振，防止高頻自激高頻自激集成功放集成功放LM386接線圖接線圖。+.3 32 2ui。+_+4 47 75 58 8+UCCLM386+uo+_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)fofRui 下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄