項目七集成運算放大器的應(yīng)用ppt課件

1、工程七：集成運算放大器的運用工程描畫： 集成運算放大器簡稱集成運放，用集成運放作為中心，外接線性反響元件，可以構(gòu)成多種線性運用電路。本工程主要講述集成運放組成及特點，反響概念及負反響對放大電路性能的影響，重點論述集成運放的線性運用技藝。通用型集成運算放大器的組成及其根本特性義務(wù)三十放大電路中的負反響及其運用義務(wù)三十一集成運算放大器的線性運用義務(wù)三十二 才干目的3：初步會選擇和運用通用型集成運算放大器 熟習(xí)理想集成運放在線性形狀的特點 才干目的2：義務(wù)三十：通用型集成運算放大器的組成 及其根本特性掌握理想集成運放的特征 才干目的1：一、通用型集成運放的概念1. 通用集成運放的概念 集成電路是利用

2、半導(dǎo)體制造工藝，把整個電路中的元器件制造在一塊基片上，經(jīng)封裝后構(gòu)成特定功能的電路塊。集成運算放大器簡稱集成運放，它是將一個高電壓放大倍數(shù)、高輸入電阻、低輸出電阻的直接耦合多級放大電路制造在一個單晶硅芯片上的器件，由于它最初主要用于模擬量的數(shù)學(xué)運算而得此名。2. 集成運放組成及電路符號輸 入 級 ：差分電路，大大減少溫漂。中 間 級 ：采用有源負載的共發(fā)射極電路，增益大。輸 出 級 ：OCL 電路，帶負載才干強偏置電路：鏡像電流源，微電流源。輸入級偏置電路中間級輸出級+uo uid電路符號習(xí)慣用符號uid+VCCVEE國家規(guī)范符號uouid+VCCVEE8直流電源接法uouidVCCVEE8uu

3、+VCC = VEE等效電路uouidui+u+uoRidAud uidRoiu+ 同相端輸入電壓u- 反相端輸入電壓uid 差模輸入電壓uid = u u+Aud 開環(huán)差模電壓放大倍數(shù) uo = Aud(u+ u) 1) Aud 2. 集成運放特性的理想化2) Rid 3)Ro 0uouidui+u+uoRidAud uidRoi 在分析集成運算放大器運用電路的任務(wù)原理和輸入輸出關(guān)系時，運用理想運放的概念，有利于抓住事物的本質(zhì)，忽略次要要素，簡化分析過程。今后對各種集成運算放大器電路的分析，如無特殊闡明，均將集成運算放大器視為理想運放來思索。1. 作在線性區(qū)的兩個特點1) u+ u(虛短)證

4、：uo = Aud (u+ u) = Aud uidu+ u = uo/Aud 02) i+ i 0 (虛斷)證：i+ = uid / Rid 0同理 i 02. 任務(wù)在非線性區(qū)的兩個特點1)u+ u時， uo = Uomaxu+ u 時, uo= UOmax2)i+ i 0 (虛斷)傳輸特性O(shè)uiduoUomaxUomax理想線性區(qū)實踐二、集成運算放大器的根本特點 義務(wù)三十一：放大電路中的負反響及其運用會用反響概念判別反響類型 會按放大電路要求選擇適宜的負反響 才干目的1： 才干目的2： 才干目的3：能運用深度負反響放大電路的特點估算閉環(huán)電壓增益 反響概念在放大電路中，將輸出量輸出電壓或輸出

5、電流的一部分或者全部經(jīng)過一定的電路方式作用到輸入回路，用來影響其輸入量放大電路的輸入電壓或輸入電流的措施稱為反響 。2. 信號的兩種流向正向傳輸：輸入 輸出反向傳輸：輸出 輸入 開環(huán) 閉環(huán)輸入 輸出 放大電路 反響網(wǎng)絡(luò)一、反響放大電路的組成及根本關(guān)系 A+比較環(huán)節(jié)3. 反響的組成和根本關(guān)系式根本放大電路F反響網(wǎng)絡(luò) xi 輸入信號(ii 或 ui ) xid 凈輸入信號(iid 或 uid) xo 輸出信號(io 或 uo ) xf 反響信號(if 或 uf )開環(huán)放大倍數(shù)反響系數(shù)閉環(huán)放大倍數(shù)xid = xi - xf 負反響方程。AF 環(huán)路放大倍數(shù)。1 + AF 反響深度。4. 反響的分類1

6、正反響和負反響正反響 反響使凈輸入電量添加，從而使輸出量增大。負反響 反響使凈輸入電量減小，從而使輸出量減小。判別法：瞬時極性法2 直流反響和交流反響直流反響 直流信號的反響。交流反響 交流信號的反響。例7-2輸入回路輸出回路判別電路能否存在反響。是正反響還是負反響？直反響還是交流反響？+C1RS+ui RERB+VCCC2RL+us+uo+ uid RE 介于輸入輸出回路，有反響。反響使 uid 減小，為負反響。既有直流反響，又有交流反響。二、 負反響放大電路的根本類型1.電壓反響和電流反響電壓反響 反響信號取自輸出電壓的部分或全部。-穩(wěn)定輸出電壓判別法：使 uo = 0 (RL 短路)，

7、假設(shè)反響消逝那么為電壓反響。電流反響 反響信號取自輸出電流。-穩(wěn)定輸出電流判別法：使 io = 0(RL 短路)， 假設(shè)反響仍存在那么為電流反響。AFRLuo電壓反響電流反響iouoFARLio2. 串聯(lián)反響和并聯(lián)反響 串聯(lián)反響：反響信號與輸入信號以電壓相加減的方式在輸入端出現(xiàn)。uid = ui uf特點：信號源內(nèi)阻越小， 反響效果越明顯。并聯(lián)反響：反響信號與輸入信號以電流相加減的方式在輸入端出現(xiàn)。iid = ii if特點：信號源內(nèi)阻越大， 反響效果越明顯。AFiiifisiidRSRSAFuiuidufus3.四種根本反響類型AFuiuidufusRSRLuo電壓串聯(lián)負反響AFuiuidu

8、fusRSiouoRLio電流串聯(lián)負反響FAiiifisiidRSRLuo電壓并聯(lián)負反響FAiiifisiidRSiouoRLio電流并聯(lián)負反響三 、 負反響放大電路分析例 7-3 uo 經(jīng) Rf 與 R1 分壓反響到輸入回路，故有反響。AF 反響使凈輸入電壓 uid 減小，為負反響。RL = 0，無反響，故為電壓反響。uf = uoR1/(R1 + Rf) 也闡明是電壓反響。uid = ui uf 故為串聯(lián)反響。電壓串聯(lián)負反響例 7-4 Rf 為輸入回路和輸出回路的公共電阻，故有反響。反響使凈輸入電壓 uid 減小，為負反響。RL = 0，反響存在，故為電流反響。uf = ioRf ，也闡明

9、是電流反響。uid = ui uf 故為串聯(lián)反響。AF電流串聯(lián)負反響例 7-5 Rf 為輸入回路和輸出回路的公共電阻，故有反響。反響使凈輸入電流 iid 減小，為負反響。RL = 0，無反響，故為電壓反響。iid = ii if ，故為并聯(lián)反響。AF電壓并聯(lián)負反響例 7-6Rf 介于輸入回路和輸出回路，故有反響。反響使凈輸入電流 iid 減小，為負反響。RL = 0，反響存在，故為電流反響。iid = ii if ，故為并聯(lián)反響。AF電流并聯(lián)負反響1. 提高增益的穩(wěn)定性Af 的相對變化量A 的相對變化量放大倍數(shù)穩(wěn)定性提高四、負反響對放大電路性能的影響例 7-7 A = 103 ，負反響使放大倍

10、數(shù)穩(wěn)定性提高 100 倍，求 F、Af 、A 變化 10% 時的 Af ，以及 dAf /Af 。解： 1) 1 + AF = 100，那么 F = (100 1) / A = 0.0992)= 103 / 100 = 103)此時的 Af =負反響以犧牲放大倍數(shù)，換取了放大倍數(shù)穩(wěn)定性的提高。2. 減少失真和擴展通頻帶1減少非線性失真uf參與負反響無負反響FufAuiuo+uiduo大小略大略小略小略大uiA接近正弦波改善了波形失真2. 擴展通頻帶 BW無反響時： BW = fH fL fH引入反響后，fA(f)OAm0707AmfLfHBWAf(f)Amf0707AmffLffHfBWf可證

11、明：fHf = (1 + AF) fHfLf = fL / (1 + AF)= (1 + AF) fH fHf = (1 + AF) BW BWf = fHf fLf3. 改動放大電路的輸入和輸出電阻1對輸入電阻的影響 串聯(lián)負反響使輸入電阻增大Rif深度負反響： 并聯(lián)負反響使輸入電阻減小Rif深度負反響：ii A FuiuidufRiAFuidifiidii A FuiRiAFiid2對輸出電阻的影響 電壓負反響 F 與 A 并聯(lián)，使輸出電阻減小。AFRoRofA 為負載開路時的源電壓放大倍數(shù)。深度負反響： 電流負反響 F 與 A 串聯(lián)，使輸出電阻增大AFRoRofA 為負載短路時的源電壓放大

12、倍數(shù)。深度負反響：1. 放大電路引入負反響的普通原那么1欲穩(wěn)定某個量，那么引該量的負反響穩(wěn)定直流，引直流反響；穩(wěn)定交流，引交流反響；穩(wěn)定輸出電壓，引電壓反響；穩(wěn)定輸出電流，引電流反響。2根據(jù)對輸入、輸出電阻的要求選擇反響類型欲提高輸入電阻，采用串聯(lián)反響；欲降低輸入電阻，采用并聯(lián)反響；要求高內(nèi)阻輸出，采用電流反響；要求低內(nèi)阻輸出，采用電壓反響。3為使反響效果強，根據(jù)信號源及負載確定反響類型信號源為恒壓源，采用串聯(lián)反響；信號源為恒流源，采用并聯(lián)反響；要求負載才干強，采用電壓反響；要求恒流源輸出，采用電流反響。五、負反響對放大電路運用中的幾個問題2. 深度負反響放大電路的特點及性能估算1深度負反響放

13、大電路的特點 深度負反響的特點：AFAxidAFxid(1 + AF)xid即：串聯(lián)負反響：虛短并聯(lián)負反響：虛斷電流串聯(lián)負反響虛短虛斷2 深度負反響電路性能的估算：例 7-8 估算負反響放大電路的電壓放大倍數(shù)電流并聯(lián)負反響例 7-9 估算負反響放大電路的電壓放大倍數(shù)虛地電壓串聯(lián)負反響8uiC1R1uoR2Rfuiduf虛短RifRifRof例 7-10：估算如下圖電路的電壓放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻。義務(wù)三十二：集成運算放大器的線性運用會分析簡單線性運算電路 。能計算簡單線性運算電路的輸入輸出電壓關(guān)系 。 才干目的1： 才干目的2： 才干目的3：會設(shè)計簡單的運算電路 。一、比例運算1.反相比

14、例運算運算放大器在線性運用時同時存在虛短和虛斷虛斷虛短為使兩輸入端對地直流電阻相等：R2 = R1 / R f平衡電阻特點：1.為深度電壓并聯(lián)負反響，Auf = Rf / R 12. 輸入電阻較小RifRifRif = R13. uIC = 0 ，對 KCMR 的要求低u+ = u- = 0虛地2. 同相比例運算Auf = 1跟隨器當 R1 = ，Rf = 0 時， 特點：1. 為深度電壓串聯(lián)負反響，Auf = 1 + Rf /R12. 輸入電阻大Rif = 3. ，對 KCMR 的要求高uIC = u iu+ = u- = uI二、加法與減法運算1. 加法運算1 反相加法運算R3 = R1

15、/ R2 / RfiF i1 + i2假設(shè) Rf = R1= R2 那么 uO = (uI1+ uI2) R2 / R3 / R4 = R1/ Rf假設(shè) R2 = R3 = R4，那么 uO = uI1+ uI2 Rf = 2R1 2 同相加法運算法 1：利用疊加定理uI2 = 0 uI1 使：uI1 = 0 uI2 使：普通R1 = R1； Rf = RfuO = uO1 + uO2 = Rf / R1( uI2 uI1 )法 2：利用虛短、虛斷uo = Rf /R1( uI2 uI1 )減法運算實踐是差分電路2. 減法運算例 7-13 差分運算電路的設(shè)計條件：Rf = 10 k要求：uo = uI1 2uI2R1 = 5 kR2 = 2R3R2/ R3= R1/Rf= 5/10R2= 10 kR3= 5 k例 7-14 丈量放大器(儀用放大器)同相輸入同相輸入差分輸入uO1uO2對共模信號：uO1 = uO2 那么 uO = 0對差模信號：R