模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第4版） 課件【ch07】集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用

第七章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)(第4版)集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用“十二五”普通高等教育本科國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材01通用集成運(yùn)算放大器的基本特點(diǎn)通用集成運(yùn)算放大器的基本特點(diǎn)集成電路及其特點(diǎn)1.集成電路的特點(diǎn)(1)由于制造工藝和集成化的限制，不適于制造容量大的電容和電感，因此，集成電路內(nèi)部放大電路通常采用直接耦合方式。(2)集成電路的工藝不適于大阻值電阻的制造，因此，常采用晶體管構(gòu)成的恒流源電路提供偏置電流。(3)電路元器件匹配。通用集成運(yùn)算放大器的基本特點(diǎn)集成電路及其特點(diǎn)1.集成電路的特點(diǎn)(4)在集成電路內(nèi)部，縱向NPN管的β較大，而橫向PNP管的β值很小，但PN結(jié)耐壓高，因此，設(shè)計(jì)中常常利用這一特點(diǎn)，將縱向NPN管和橫向PNP管接成復(fù)合組態(tài)，形成性能優(yōu)良的各種放大電路。通用集成運(yùn)算放大器的基本特點(diǎn)集成電路及其特點(diǎn)2.集成電路的分類集成電路的種類很多，按照實(shí)現(xiàn)的功能不同，一般將集成電路分為數(shù)字集成電路和模擬集成電路兩大類：數(shù)字集成電路主要用于產(chǎn)生和處理各種數(shù)字信號(hào)；模擬集成電路主要完成對(duì)模擬信號(hào)的采集、放大、比較、變換等功能，用來產(chǎn)生、放大和處理各種模擬信號(hào)或進(jìn)行模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)之間的相互轉(zhuǎn)換。通用集成運(yùn)算放大器的基本特點(diǎn)集成電路及其特點(diǎn)3.集成運(yùn)算放大器的發(fā)展(1)通用型集成運(yùn)放；(2)專用型集成運(yùn)放；通用集成運(yùn)算放大器的基本特點(diǎn)集成運(yùn)算放大器的組成1.集成運(yùn)放的電路符號(hào)和封裝；2.集成運(yùn)放的組成框圖；02雙極型通用集成運(yùn)算放大器雙極型通用集成運(yùn)算放大器電路基本結(jié)構(gòu)概述圖7-4所示電路為741運(yùn)放的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)。為便于分析，將電路分為幾個(gè)基本的部分，并對(duì)其逐一進(jìn)行分析。和大多數(shù)運(yùn)放電路一樣，741運(yùn)放也由三級(jí)電路組成：差動(dòng)放大輸入級(jí)電路、增益級(jí)電路和輸出級(jí)電路。圖中將提供運(yùn)放基準(zhǔn)偏置電流的偏置電路單獨(dú)分開。雙極型通用集成運(yùn)算放大器電路基本結(jié)構(gòu)概述雙極型通用集成運(yùn)算放大器電路基本結(jié)構(gòu)概述1.輸入級(jí)差動(dòng)放大電路；2.增益級(jí)；3.輸出級(jí)；雙極型通用集成運(yùn)算放大器直流偏置分析1.偏置電路和輸入級(jí)電路雙極型通用集成運(yùn)算放大器直流偏置分析2.增益級(jí)圖7-9所示為基準(zhǔn)偏置電路和增益級(jí)電路部分。雙極型通用集成運(yùn)算放大器直流偏置分析3.輸出級(jí)電路圖7-10所示為741運(yùn)放基本的輸出級(jí)電路。雙極型通用集成運(yùn)算放大器直流偏置分析4.保護(hù)電路雙極型通用集成運(yùn)算放大器交流小信號(hào)分析1.輸入級(jí)；2.增益級(jí)；3.總增益；4.輸出電阻；03CMOS集成運(yùn)算放大器CMOS集成運(yùn)算放大器5G14573CMOS集成運(yùn)算放大器1.5G14573CMOS運(yùn)放電路結(jié)構(gòu)；2.直流分析；3.小信號(hào)交流分析；CMOS集成運(yùn)算放大器5G14573CMOS集成運(yùn)算放大器CMOS集成運(yùn)算放大器三級(jí)CMOS運(yùn)算放大器圖7-19所示為三級(jí)CMOS運(yùn)算放大器電路。CMOS集成運(yùn)算放大器三級(jí)CMOS運(yùn)算放大器1.直流分析；2.交流分析；CMOS集成運(yùn)算放大器折疊式共源-共柵CMOS運(yùn)算放大器電路1.折疊式共源-共柵電路；2.CMOS折疊式共源-共柵放大器電路；(1)直流分析(2)交流分析04集成運(yùn)算放大器的特性參數(shù)集成運(yùn)算放大器的特性參數(shù)折疊式共源-共柵CMOS運(yùn)算放大器電路1.輸入特性參數(shù)輸入特性參數(shù)主要是用于評(píng)價(jià)集成運(yùn)放的輸入失調(diào)特性的參數(shù)。2.增益特性參數(shù)3.輸出特性參數(shù)(1)輸出電阻R；(2)輸出峰-峰電壓；4.電源特性參數(shù)集成運(yùn)算放大器的特性參數(shù)折疊式共源-共柵CMOS運(yùn)算放大器電路5.頻率特性參數(shù)(1)開環(huán)帶寬BW(2)單位增益帶寬BG(3)轉(zhuǎn)換速率Sn(壓擺率)集成運(yùn)算放大器的特性參數(shù)折疊式共源-共柵CMOS運(yùn)算放大器電路05理想運(yùn)算放大器理想運(yùn)算放大器1.運(yùn)算放大器的電壓傳輸特性；2.運(yùn)放的理想?yún)?shù)；3.理想運(yùn)放的等效模型和分析方法；理想運(yùn)算放大器4.運(yùn)放構(gòu)成的兩種基本負(fù)反饋電路(1)反相放大器；(2)同相放大器；5.運(yùn)算放大器的誤差分析06集成運(yùn)算放大器的線性應(yīng)用集成運(yùn)算放大器的線性應(yīng)用加法運(yùn)算電路1.反相加法運(yùn)算電路集成運(yùn)算放大器的線性應(yīng)用加法運(yùn)算電路2.同相加法運(yùn)算電路集成運(yùn)算放大器的線性應(yīng)用差動(dòng)放大器差動(dòng)放大器可以實(shí)現(xiàn)輸出電壓與輸入電壓的減法運(yùn)算，基本電路結(jié)構(gòu)如圖7-34所示。集成運(yùn)算放大器的線性應(yīng)用測(cè)量放大器針對(duì)差動(dòng)放大器很難同時(shí)獲得較高的輸入阻抗和較高增益的問題，一種解決方法是在信號(hào)源和相應(yīng)的輸入端之間接入電壓跟隨器。集成運(yùn)算放大器的線性應(yīng)用積分器1.反相積分器；2.實(shí)際應(yīng)用的積分器；集成運(yùn)算放大器的線性應(yīng)用微分器1.反相微分器；2.實(shí)際應(yīng)用的微分器；07集成運(yùn)算放大器的非線性應(yīng)用集成運(yùn)算放大器的非線性應(yīng)用對(duì)數(shù)和指數(shù)運(yùn)算電路1.對(duì)數(shù)運(yùn)算電路；2.指數(shù)運(yùn)算電路；集成運(yùn)算放大器的非線性應(yīng)用波形變換電路1.檢波與絕對(duì)值電路(1)檢波電路；(2)絕對(duì)值電路；集成運(yùn)算放大器的非線性應(yīng)用對(duì)數(shù)和指數(shù)運(yùn)算電路2.限幅電路(1)串聯(lián)限幅電路；(2)并聯(lián)限幅電路；(3)穩(wěn)壓管雙向限幅電路；08集成運(yùn)算放大器的其他應(yīng)用簡(jiǎn)介集成運(yùn)算放大器的其他應(yīng)用簡(jiǎn)介電壓比較器1.理想運(yùn)放工作在非線性區(qū)的特點(diǎn)(1)理想運(yùn)放的開關(guān)特性；(2)理想運(yùn)放的輸入電流等于零；(3)電路結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)；集成運(yùn)算放大器的其他應(yīng)用簡(jiǎn)介電壓比較器2.簡(jiǎn)單電壓比較器(1)反相電壓比較器；(2)過零比較器；3.遲滯電壓比較器集成運(yùn)算放大器的其他應(yīng)用簡(jiǎn)介有源濾波器1.有源低通濾波器(1)一階有源低通濾波器；(2)二階有源低通濾波器；2.有源高通濾波器(1)一階有源高通濾波器；