電子教案電工與電子技術(shù)第4章

1、第4章集成運算放大器及其應(yīng)用4.1差動放大電路4.1.1直接耦合放大器中的零點漂移4.1.2差動放大電路4.2集成運算放大器的組成和主要參數(shù)4.2.1集成運放的組成和符號4.2.2集成運放的主要參數(shù)4.3負反饋放大電路4.3.1反饋的概念4.3.2反饋的類型4.3.3負反饋對放大電路性能的影響4.4集成運放的應(yīng)用4.4.1集成運放的特點4.4.2集成運放的線性應(yīng)用4.4.3集成運放的非線性應(yīng)用4.1.1直接耦合放大器中的零點漂移零點漂移理論上若將直接耦合放大器的輸入端短路，輸出端應(yīng)保持某個固定值不變。但實際中因外界因素，如溫度變化、電源電壓波動、晶體管參數(shù)變化等，會引起放大電路的靜態(tài)工作點發(fā)生

2、變化，使輸出電壓偏離初始靜態(tài)值，出現(xiàn)緩慢、無規(guī)則的漂移，這種現(xiàn)象稱零點漂移。4.1.2差動放大電路差模信號和共模信號一對大小相等、極性相反的信號稱差模信號，整個放大電路的輸入定義為兩管差模輸入信號之差，用uid表示，即uid= uid1uid2，則uid1=uid，uid2=uid。差模電壓放大倍數(shù)Aud=uod/uid；一對大小相等、極性相同的信號稱共模信號，用uic表示；共模電壓放大倍數(shù)Auc=uoc/uic。 共模抑制比共模放大倍數(shù)Auc衡量放大無用信號能力，用差模放大倍數(shù)Aud衡量放大有用信號能力，用共模抑制比KCMR衡量差動放大電路抑制共模信號的能力。KCMR=Aud/Auc4.2.

3、1集成運放的組成和符號集成運放的組成集成運放一般由輸入級、中間級、輸出級和偏置電路組成，輸入級要求輸入電阻高、抗干擾能力強、有效放大有用信號抑制無用信號，大都采用高性能的差動放大電路；中間級的主要任務(wù)是電壓放大，因此要有足夠的放大倍數(shù)；輸出級與負載相連接，要求輸出電阻小且?guī)ж撦d能力強；偏置電路為各級電路提供穩(wěn)定的直流偏置電流和工作電流。 符號標(biāo)“”號的端子稱反向輸入端，用u表示，從該端輸入信號時，輸出信號的相位與輸入信號的相位相反；標(biāo)“+”號的端子稱同相輸入端，用u+表示，由該端輸入信號時，輸出信號的相位與輸入信號的相位相同；輸出端用u0 表示。 表示理想運放。4.2.2集成運放的主要參數(shù)輸入

4、電阻與輸出電阻 rid是指集成運放對差模輸入信號所呈現(xiàn)的電阻，即運放兩輸入端之間的電阻。rid一般在20k2M之間，理想運放可看為；rod是指運放本身輸出級的開環(huán)輸出電阻，rod愈小說明帶負載能力愈強，理想運放可看為0。共模抑制比KCMR=Aud/ Auc。 表示了集成運放對共模信號的抑制能力，值愈大愈好，理想值為無窮大。 4.3.1反饋的概念將放大電路的輸出量（電壓或電流）的一部分或是全部，通過一定的方式送回到輸入端，來影響原輸入量（電壓或電流）的過程稱反饋。帶有反饋的放大電路稱閉環(huán)放大電路，沒有反饋的放大電路稱開環(huán)放大電路。有反饋的放大電路稱反饋放大電路。 4.3.2反饋的類型正、負反饋反

5、饋使凈輸入量得到增強的是正反饋；反饋使凈輸入量減弱的是負反饋。通常采用“瞬時極性法”判定。方法是：假定輸入信號某一瞬時極性；根據(jù)輸入與輸出信號相位關(guān)系，確定輸出信號和反饋信號的瞬時極性；根據(jù)反饋信號和輸入信號的連接情況，分析凈輸入量的變化，如果反饋信號使凈輸入量增強為正反饋，減小為負反饋。直流、交流反饋反饋回來的信號是直流量則為直流反饋；如果反饋回來信號是交流量則為交流反饋。電壓、電流反饋反饋是將輸出量送回放大器輸入端，因此反饋是從輸出端取樣，如果反饋支路的取樣對象是輸出電壓，則為電壓反饋；如果反饋支路的取樣對象是輸出電流，則為電流反饋。串聯(lián)、并聯(lián)反饋根據(jù)反饋在輸入端的連接方法分為串聯(lián)反饋和并

6、聯(lián)反饋。反饋信號和輸入信號是串聯(lián)的為串聯(lián)反饋；若反饋信號與輸入信號是并聯(lián)的為并聯(lián)反饋?！纠?.1】 判斷如圖所示電路反饋的極性。圖（a）中設(shè)ui瞬時極性為，信號從同相輸入端輸入，u+為，輸出端uo也為，uo經(jīng)R3、R4分壓后得反饋電壓uf也為，將uf引回到輸入電路，可看出uf使凈輸入量增強，故為正反饋。在圖（b）所示電路中，設(shè)ui瞬時極性為，從反相輸入端輸入，因此u為，uo為負，由于反相輸入端的電位高于輸出端的電位，所以反饋電流If的方向如圖所示，根據(jù)基爾霍夫電流定律，可得凈輸入信號id=iiif，反饋信號if增大，使得凈輸入信號id減小，故為負反饋。在圖（c）所示電路中，設(shè)輸入信號ui瞬時極

7、性為，即三極管基極瞬時極性為，共射極電路輸出電壓與輸入電壓相位相反，所以集電極的瞬時極性為負，發(fā)射極的瞬時極性為，因此在Rf上產(chǎn)生的電流if如圖所示，凈輸入信號id=iiif，反饋結(jié)果使凈輸入信號減小，說明電路引入了負反饋。4.3.3負反饋對放大電路性能的影響提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性減小非線性失真擴展通頻帶改變輸入和輸出電阻串聯(lián)負反饋使輸入電阻增大；并聯(lián)負反饋使輸入電阻減小。電壓負反饋使輸出電阻減小；電流負反饋使輸出電阻增大。 結(jié)論穩(wěn)定交流性能，引入交流負反饋；穩(wěn)定靜態(tài)工作點，引入直流負反饋；穩(wěn)定輸出電壓，引入電壓負反饋；穩(wěn)定輸出電流，引入電流負反饋；提高輸入電阻，引入串聯(lián)負反饋；減小輸入電阻，引

8、入并聯(lián)負反饋；減小輸出電阻，引入電壓負反饋；增加輸出電阻，引入電流負反饋?！纠?.2】 判斷如圖所示電路反饋的組態(tài)。如圖（a）電路中，去掉旁路電容Ce，在Re上反饋電壓等于輸出回路的電流在Re上產(chǎn)生的電壓，即Uf =IeRe，反饋電路的取樣對象是輸出電流，故為電流反饋。在圖（b）電路中，其反饋電壓等于輸出電壓Rf和R1上的分壓，可見反饋支路的取樣對象是輸出電壓，故為電壓反饋。在圖（a）、（b）所示電路中反饋信號與輸入信號之間是串聯(lián)關(guān)系，因此是串聯(lián)反饋。綜上所述組合為電流串聯(lián)負反饋、電壓串聯(lián)負反饋 。4.4.1集成運放的特點集成運放的線性工作區(qū)集成運放工作在線性區(qū)的必要條件是引入深度負反饋。當(dāng)集成運放工作在線性區(qū)時存在“虛短” ,即u+u和“虛斷”即i+i的特點。 集成運放的非線性工作區(qū)當(dāng)集成運放工作在開環(huán)狀態(tài)或接正反饋時工作在非線性區(qū)，其特點是當(dāng)u+u時uo=+UOM；當(dāng)u+u時uo=UOM。 4.4.2集成運放的線性應(yīng)用反向比例放大器同向比例放大器加法器減法器4.4.3集成運放的非線性應(yīng)用單門限電壓比較器集成運放處于開環(huán)狀態(tài)，輸出電壓在輸入電壓為門限電壓UTH時將從一個電平翻轉(zhuǎn)到另一個電平時。該比較器特點是門限電平單一；在單方向上輸出電平只跳變一次