第16章 集成运算放大器

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1、第16章集成运算放大器OperationalAmplifier16.1集成运算放大器的简单介绍16.2运算放大器在信号运算方面的应用16.4运算放大器在波形产生方面的应用16.5使用运算放大器应注意的几个问题16.3运算放大器在信号处理方面的应用1.了解集成运放的基本组成及主要参数的意义。2.理解运算放大器的电压传输特性，理解理想运算放大器并掌握其基本分析方法。3.理解用集成运放组成的比例、加减、微分和积分运算电路的工作原理，了解有源滤波器的工作原理。4.理解电压比较器的工作原理和应用。本章要求第16章集成运算放大器16.1集

2、成运算放大器的简单介绍集成运算放大器是一种具有很高放大倍数的多级直接耦合放大电路。是发展最早、应用最广泛的一种模拟集成电路。各类型号集成芯片16.1集成运算放大器的简单介绍16.1.1集成运算放大器的特点集成运算放大器是一种具有很高放大倍数的多级直接耦合放大电路。是发展最早、应用最广泛的一种模拟集成电路。特点：高增益、高可靠性、低成本、小尺寸Auo高:80dB~140dBrid高:105~1011ro低:几十~几百KCMR高:70dB~130dB集成运放的符号：uo++Auou+u–。。。+UCC–UEE–+UCC–U

3、EEuou–u+16.1.2电路的简单说明输入级中间级输出级同相输入端输出端反相输入端输入级：输入电阻高，能减小零点漂移和抑制干扰信号，都采用带恒流源的差放。中间级：要求电压放大倍数高。常采用带恒流源的共发射极放大电路构成。输出级：与负载相接，要求输出电阻低，带负载能力强，一般由互补对称电路或射极输出器构成。16.1.3主要参数1.最大输出电压UOPP能使输出和输入保持不失真关系的最大输出电压。2.开环差模电压增益Auo运放没有接反馈电路时的差模电压放大倍数。Auo愈高，所构成的运算电路越稳定，运算精度也越高。6.共模输入电压

4、范围UICM运放所能承受的共模输入电压最大值。超出此值，运放的共模抑制性能下降，甚至造成器件损坏。愈小愈好3.输入失调电压UIO4.输入失调电流IIO5.输入偏置电流IIB16.1.4理想运算放大器及其分析依据1.理想运算放大器Auo，rid，ro0，KCMR2.电压传输特性uo=f(ui)线性区：uo=Auo(u+–u–)非线性区：u+>u–时，uo=+Uo(sat)u+

5、区O3.理想运放工作在线性区的特点因为uo=Auo(u+–u–)所以(1)差模输入电压约等于0即u+=u–,称“虚短”(2)输入电流约等于0即i+=i–0,称“虚断”电压传输特性Auo越大，运放的线性范围越小，必须加负反馈才能使其工作于线性区。++∞uou–u+i+i––u+–u–uo线性区–Uo(sat)+Uo(sat)O4.理想运放工作在饱和区的特点(1)输出只有两种可能,+Uo(sat)或–Uo(sat)(2)i+=i–0,仍存在“虚断”现象电压传输特性当u+>u–时，uo=+Uo(sat)u+

6、o(sat)不存在“虚短”现象u+–u–uo–Uo(sat)+Uo(sat)O饱和区16.2运算放大器在信号运算方面的运用集成运算放大器与外部电阻、电容、半导体器件等构成闭环电路后，能对各种模拟信号进行比例、加法、减法、微分、积分、对数、反对数、乘法和除法等运算。运算放大器工作在线性区时，通常要引入深度负反馈。所以，它的输出电压和输入电压的关系基本决定于反馈电路和输入电路的结构和参数，而与运算放大器本身的参数关系不大。改变输入电路和反馈电路的结构形式，就可以实现不同的运算。16.2.1比例运算1.反相比例运算（1）电路组成以后

7、如不加说明，输入、输出的另一端均为地()。（2）电压放大倍数因虚短,所以u–=u+=0，即反相输入端“虚地”因虚断，i+=i–=0，ifi1i–i+uoRFuiR2R1++––++–所以i1if因要求静态时u+、u–对地电阻相同，所以平衡电阻R2=R1//RF⑤电压并联负反馈，输入、输出电阻低，ri=R1。共模输入电压低。(在17章介绍)结论：①Auf为负值，即uo与ui极性相反。因为ui加在反相输入端。②Auf只与外部电阻R1、RF有关，与运放本身参数无关。③

8、Auf

9、可大于1，也可等于1或小于1。④因u–=u+=0

10、，所以反相输入端“虚地”。RR2R1Fuiuo电位为零，虚地电位为零注意虽然但不能将反相输入端和同相输入端直接相联或者直接接地例1：电路如下图所示，已知R1=10k，RF=50k。求：1.Auf、R2；2.若R1不变，要求Auf为–10，则RF、R2应为多少？解：1.Au