模拟电子技术基础 教学课件 作者 张志良 第4章.ppt

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1、第4章集成运算放大器4.1集成电路中的元件和电流源电路4.1.1集成电路中的元件⒈电阻数值不能很大，精度较差，阻值一般在几十欧至几十千欧。需要大电阻时，通常用恒流源替代。⒉电容利用PN结结电容或MOS电容，一般不超过几十pF。需要大电容时，通常在集成电路外部连接。⒊电感目前还不能在集成电路内部制作电感元件。⒋二极管由NPN型三极管短路其中一个PN结构成。⒍复合管复合后的类型:（NPN或PNP）取决于第1个三极管类型总β:约等于2个三极管β的乘积复合管也称为达林顿管,共有4种类型。⒎互补对称电路由二个不同类型（NPN和PNP）的三极管V1、V2组成无论输入正极性或负极性信号，V1

2、、V2中只有一个能导通互补对称电路能增大输出功率和负载能力⒏CMOS电路4.1.2电流源电路⒈三极管电流源电路条件:三极管必须工作在放大区RE要足够大。⒉集成电路中的电流源⑶比例电流源⑷多路电流源⑴镜象电流源(2)微电流源⒊电流源的作用⑴用作有源负载。⑵提供静态偏置。4.2差动放大电路4.2.1基本差动放大电路⒈多级直流放大电路的零点漂移问题解决零漂问题的办法是采用差动放大电路。⒉基本差动放大电路的工作原理⑴电路组成⑵静态分析UCQ1=UCQ2=VCC-ICQ1RCUO=UCQ1-UCQ2=0⑶差模信号和共模信号①差模输入信号大小相等、极性相反的输入信号，用Uid表示。②共模输

3、入信号大小相等、极性相同的输入信号，用Uic表示。⑷差模输入动态分析接负载RL时，。其中，RL'=RC//(RL/2)⑸共模输入动态分析Auc=0⑹共模抑制比共模抑制比越大越好。增大KCMR关键是提高两管电路的对称性和增大REE。公共射极电阻REE对差模信号无电流负反馈作用，对共模信号具有2REE电流负反馈作用。4.2.2具有电流源的差动放大电路4.2.3差动放大电路的输入输出方式⒈单端输入方式单端输入，在REE足够大条件下，与双端输入状态相同，其Aud、Rid、Ro分析结论相同。⒉单端输出方式差模增益：其中RL’=RC//RL。共模增益：4.3集成运放组成和主要参数4.3.1

4、集成运放组成集成运放符号和组成框图4.3.2集成运放主要参数⒈开环差模电压增益Aod⒉共模抑制比KCMR⒊差模输入电阻Rid⒋输出电阻Ro⒌输入失调电压UIO4.3.4理想化集成运放⒈理想化集成运放的参数⑴开环电压增益Aod→∞；⑵共模抑制比KCMR→∞，即无零漂，各种失调电压失调电流为0；⑶差模输入电阻Rid→∞；⑷输出电阻Ro→0；⒉理想化集成运放的特点⑴虚短uP=uN条件：集成运放工作在线性放大状态⑵虚断iI=04.4集成运放基本运算电路4.4.1基本输入电路⒈反相输入输入电阻：Ri=R1输出电阻：Ro→0闭环电压增益：⒉同相输入输入电阻：Ri→∞输出电阻：R0→0同相输

5、入方式存在共模输入电压。闭环电压增益：⒊差动输入4.4.2基本运算电路⒈比例运算需要注意的是：①反相输入能反相，比例系数可大于1、等于1或小于1。②同相输入能同相，比例系数只能大于1或等于1。③相位要求有出入时，可再加一级集成运放反相。④合理选取比例电阻，一般在几kΩ~几百kΩ之间为宜。⒉电压跟随器⒊加法运算⒋减法运算若取R1=R2=R3=Rf，可实现减法运算：uO=uI2-uI1若取R2=R1，R3=Rf，可实现比例减法：⒌积分运算定积分形式：⒍微分运算4.5集成运放的线性应用4.5.1精密仪用放大器4.5.2阻容耦合放大器集成运放采用阻容耦合方式时，必须满足二个条件：①同相

6、输入端必须有提供偏置的直流通路；②集成运放必须有直流负反馈。⒈反相输入Auf=-Rf/R1⒉同相输入4.5.3线性整流电路⒈精密半波整流⑴电路⑵工作原理⑶输出波形⑷传输特性：uO与uI成半波线性比例关系。⒉精密全波整流⑴电路：如图4-37(a)所示，其中，R1=R3=R5=R7=R，R4=2R。⑵工作原理⑶输出波形⑷传输特性：uO与uI成绝对值比例关系。4.6集成运放非线性应用集成运放非线性应用时，工作在开环或正反馈状态。“虚短”，“虚地”等概念一般不再适用，但“虚断”概念仍成立。4.6.1电压比较器⑴反相输入UO=Aod(uP-uN)=Aod(UREF-uI)=⑵同相输入UO

7、=Aod(uP-uN)=Aod(uI-UREF)=⑶过零比较器⑷滞回电压比较器(施密特触发器)电压比较器引入正反馈。其作用：一是使电压比较器具有二个阈值；二是使传输特性中的线性范围更窄，类似磁滞回线特性，抗干扰能力较强。二个电压阈值分别为：UTH=⒊集成电压比较器单电压比较器：LM311双电压比较器：LM339四电压比较器：LM393集成电压比较器与由集成运放组成的电压比较器区别：①传输特性线性更陡峭，精度高，灵敏度高；②输出端为OC门，需外接上拉电阻。4.6.2方波发生器⒈方波发生器(多谐