電工電子技術(shù)與技能課件：集成運(yùn)算放大器

集成運(yùn)算放大器模塊二集成運(yùn)算放大器的應(yīng)用電路模塊一集成運(yùn)算放大器的基本電路

集成運(yùn)算放大器模塊一集成運(yùn)算放大器的基本電路

1.了解集成運(yùn)算放大器的電路組成、符號(hào)及主要參數(shù)。2.掌握集成運(yùn)算放大器的兩種基本電路。模塊一集成運(yùn)算放大器的基本電路

【學(xué)習(xí)目標(biāo)】

【能力目標(biāo)】

1.能運(yùn)用集成運(yùn)算放大器的相關(guān)概念分析電路原理。

2.能夠分析運(yùn)算放大器的兩種基本電路的原理。

一、集成運(yùn)算放大器的基本特征概述（一）集成運(yùn)放的電路組成及符號(hào)1.電路組成

一、集成運(yùn)算放大器的基本特征概述

（1）輸入級(jí)一般都采用差分放大電路。它有同相和反相兩個(gè)輸入端。集成運(yùn)放只對(duì)輸入端的差模信號(hào)進(jìn)行線性放大，而對(duì)輸入的共模信號(hào)基本不放大。即，當(dāng)集成運(yùn)放工作在線性區(qū)時(shí)，輸出電壓為

其中，Aod為差模電壓放大倍數(shù)，或稱為開環(huán)增益。（2）中間放大級(jí)它一般由一級(jí)到兩級(jí)共射放大電路組成，其放大倍數(shù)可達(dá)幾千倍以上。（3）輸出級(jí)為了降低輸出電阻、提高輸出功率和帶負(fù)載能力，輸出級(jí)一般由射極輸出器或互補(bǔ)推挽電路組成，同時(shí)還設(shè)有過電流保護(hù)電路。（4）偏置電路由恒流源或恒壓源組成，作用是為各級(jí)放大器設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)。集成運(yùn)放的符號(hào)2.電路符號(hào)一、集成運(yùn)算放大器的基本特征概述一般可以從頂視圖看去，從標(biāo)有特殊記號(hào)的地方開始按逆時(shí)針方向依次編號(hào)。（二）集成運(yùn)放的封裝和分類1.封裝常見集成運(yùn)放外形一、集成運(yùn)算放大器的基本特征概述2.分類集成運(yùn)放按電路特性分為通用型和專用性等。通用型是指其性能指標(biāo)適合一般情況下使用的集成運(yùn)放，它的性能指數(shù)基本兼顧了各方面的要求。這類集成運(yùn)放具有價(jià)格低和應(yīng)用范圍廣泛等特點(diǎn)。專用型運(yùn)放按特性參數(shù)可分為低功耗型、高精度型、寬帶型、高速型、高壓型、高阻型、低漂移型、低噪聲型、大功率型等。一、集成運(yùn)算放大器的基本特征概述

（一）集成運(yùn)放的理想化1.理想集成運(yùn)放的基本概念差模電壓放大倍數(shù)Aud=∞；差模輸入電阻rid=∞；共模抑制比KCMR=∞；輸出電阻ro=0；輸入失調(diào)電壓、輸入失調(diào)電流以及溫漂均為零。二、集成運(yùn)算放大器的基本電路

2.理想集成運(yùn)放的電壓傳輸特性二、集成運(yùn)算放大器的基本電路

二、集成運(yùn)算放大器的基本電路

傳輸區(qū)域傳輸特性工作特點(diǎn)線性區(qū)輸出電壓uo和輸入電壓ui是線性關(guān)系。即uo=Auoui=Auo（up-uN）虛短--兩輸入電壓uN-uP=0,uN=uP虛斷—兩個(gè)輸入端的電流為零，即iN=ip=0非線性區(qū)輸出電壓uo只有兩種可能，即+Uom和-Uom“虛短”特性不成立，即uN≠uP當(dāng)uN＞uP時(shí)，uo=+Uom當(dāng)uN＜uP時(shí)，uo=-Uom“虛斷”特性仍然成立，即iN=ip=0（二）集成運(yùn)算放大器的兩種基本電路1.反相比例運(yùn)算放大電路二、集成運(yùn)算放大器的基本電路

二、集成運(yùn)算放大器的基本電路

根據(jù)“虛斷”的概念，有ii=if。由圖可得

整理得出放大器的電壓放大倍數(shù)式中“-”號(hào)表示ui與uo反相因此該放大器也被稱為“反相放大器”。二、集成運(yùn)算放大器的基本電路

總結(jié)反相比例運(yùn)算電路，由Rf引入深度負(fù)反饋，輸出波形相位與輸入波形相位相反，輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系為2.同相比例運(yùn)算放大電路二、集成運(yùn)算放大器的基本電路二、集成運(yùn)算放大器的基本電路

根據(jù)“虛斷”的概念

根據(jù)“虛短”的概念

整理得出放大器的放大倍數(shù)是：若令Rf=0或Rl=∞(即開路狀態(tài))，此時(shí)，Auf=1，ui=uo，該電路被稱為“電壓跟隨器”。二、集成運(yùn)算放大器的基本電路

1.基本概念基本差動(dòng)放大電路由兩個(gè)完全對(duì)稱的共發(fā)射極單管放大電路組成，該電路的輸入端是兩個(gè)信號(hào)的輸人差值，電路的輸出端是對(duì)這兩個(gè)輸人信號(hào)之差的放大。如果存在干擾信號(hào)，會(huì)對(duì)兩個(gè)輸人信號(hào)產(chǎn)生相同的干擾，通過二者之差，干擾信號(hào)的有效輸人為零，這就達(dá)到了抗共模干擾的目的。知識(shí)拓展差動(dòng)放大電路2.電路組成差動(dòng)放大電路是由兩個(gè)型號(hào)、特性、參數(shù)完全相同的晶體管VT1和VT2組成，限流電阻RB1是兩個(gè)阻值相等的電阻，限制信號(hào)源的內(nèi)阻對(duì)直流電源Ucc的分流作用；偏流電阻RB2和集電極電阻RC是兩個(gè)阻值相等的電阻。3.工作原理（1）靜態(tài)分析（2）動(dòng)態(tài)分析差動(dòng)放大電路

【課堂小結(jié)】模塊一集成運(yùn)算放大器的基本電路

集成運(yùn)放是一種高電壓放大倍數(shù)的多級(jí)直接耦合集成放大電路，內(nèi)部主要由差分式輸入級(jí)、中間級(jí)、互補(bǔ)對(duì)稱式輸出級(jí)及偏置電路所組成。集成運(yùn)放引入深度負(fù)反饋工作在線性區(qū)時(shí)具有“虛短”和“虛斷”特點(diǎn)。集成運(yùn)算放大器模塊二集成運(yùn)算放大器的應(yīng)用電路

1.掌握集成運(yùn)放應(yīng)用電路的分析方法和步驟。2.了解信號(hào)運(yùn)算電路的電路結(jié)構(gòu)及輸出和輸入量之間的關(guān)系。3.了解電壓比較器。模塊二集成運(yùn)算放大器的應(yīng)用電路

【學(xué)習(xí)目標(biāo)】

【能力目標(biāo)】

1.能夠通過對(duì)電路的分析，掌握集成運(yùn)放電路工作在線性區(qū)和非線性區(qū)的特性。2.能夠根據(jù)加法運(yùn)算電路和減法運(yùn)算電路組成，分析出輸出量和輸入量之間的關(guān)系。3.能夠分析電壓比較器。一、信號(hào)運(yùn)算電路（一）加法運(yùn)算電路在反相放大器的基礎(chǔ)上，若使幾個(gè)輸入信號(hào)同時(shí)加在集成運(yùn)放的同一個(gè)輸入端口上，則稱為反相加法運(yùn)算電路；在同相放大器的基礎(chǔ)上，加在同相輸入端時(shí)，則稱為同相加法運(yùn)算電路。一、信號(hào)運(yùn)算電路為滿足電路平衡要求，平衡電阻Rˊ=R1∥R2∥R3∥Rf。反相加法運(yùn)算電路根據(jù)“虛短”和“虛斷”的概念可得一、信號(hào)運(yùn)算電路如果R1＝R2＝R3＝Rf，則（二）減法運(yùn)算電路減法運(yùn)算電路是指輸出電壓與多個(gè)輸入電壓的差值成比例的電路一、信號(hào)運(yùn)算電路根據(jù)疊加原理，先求ui1單獨(dú)作用時(shí)的輸出電壓再求ui2單獨(dú)作用時(shí)的輸出電壓一、信號(hào)運(yùn)算電路則ui1與ui2共同作用時(shí)輸出電壓一、信號(hào)運(yùn)算電路

當(dāng)Rl=R2，Rf=R3時(shí)，上式簡化為例10.1電路如圖所示，R1=R2=R3=10kΩ，Rfl=51kΩ，Rf2=100kΩ，uil=0.1V，ui2=0.3V，求uo1和uo。一、信號(hào)運(yùn)算電路

解：電路由兩級(jí)集成運(yùn)放組成，第一級(jí)為反相比例運(yùn)算放大電路，即一、信號(hào)運(yùn)算電路

第二級(jí)為加法運(yùn)算電路（一)單門限電壓比較器二、電壓比較器

（a）

原理電路

（b）門限電壓為UR的傳輸特性

（c）過零電壓比較器的傳輸特性利用單門限電壓比較器可實(shí)現(xiàn)波形的變換二、電壓比較器

（a）比較器（b）波形變換(二）雙門限電壓比較器雙門限電壓比較器又稱為“遲滯比較器”，也稱“施密特觸發(fā)器”。