毕业论文（设计）-浅谈集成运放的应用

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1、浅谈集成运放的应用前言:为了获得较高的电压放大倍数，必须采用由多个三极管单元电路级联而成的多级放大电路。实际应用中，为了使多级放大电路能够稳定工作，还必须引入负反馈。国6与9反嵋怖Xf抬人滇入制所谓反馈，就是通过一-定的屯路（反馈网络）将输出量（电压或电流）的一部分或全部反送到输入端的过程。反馈放大电路的框图如图6-39所示。由图可见，反馈放大电路由基本放大电路和反馈网络两部分组成。在基本放大电路屮，信号从输入端到输出端进行正向传输，而在反馈网络中，信号则由输出端到输入端反向传输。集成运算放人器简称集成运

2、放，是具冇高增益的深度负反馈直接耦合多级放大电路。它最初是作为电了模拟计算机的基本运算单元，完成加减、积分、微分、乘除等数学运算，因此称为运算放大器。现在，集成运放已广泛应用于信号处理、信号测量以及波形产生等各个方面。1.集成运算放大器简介集成运算放大器的特点与其制造工艺紧密相关，主耍有以下几点：（1）由于集成电路制造工艺中难以制造电感以及大容量的电容，因此集成运算采用直接耦合方式。（2）由于集成运放中的各个晶体管是通过同一工艺过程制作在同一硅片上的，因此元件参数对称性好，容易制成温度漂移很小的运算放大器

3、。（3）集成运放中的二极管都是由三极管的集基联结而成。同吋，由于制作高阻值的电阻成木高、占用硅片面积大，阻值偏并大，因此在集成运放中常用恒流源代替大电阻，或采用外接电阻的方式。b)图6.40集成运篦敢大器的外形a）双列直插式b）园壳式2.集成运放的组成：基木结构集成运算放大器一般由输入级、中间级、输出级以及偏置电路四个部分组成，如图6-41所示。图6-41集成运算放大器的组成（1）输入级对于高增益的直接耦合放大电路，提高质量的关键在输入级，因此要求其输入电阻大，能有效抑制零漂。集成运放的输入级采用带恒流源

4、的差动放大电路。如图6-42所示，基木并动放大电路由两个完全对称的共发射极单管放大电路组成。电路屮，VI管和V2管型号相同、特性一致，各电阻阻值对应相等。正电源（+VCC）为两管集电结提供反偏电压，负电源（一VCC）为两管发射结提供正偏电压，Re为两管射极公共电阻，Rb是输入冋路电阻。信号从两个管子的基极输入，集屯极输出，构成双端输入、双端输出差动放人电路。1）抑制零漂的原理由图6-42可见，并动放大电路的输出为两管集电极电位之差，即力二尤1-必2。当温度变化时，在两管集电极引起的电流变化相同，集电极电压

5、的变化也相同，因此输出电压的变化量△⑷二△Kl-AK2二0。这就是说,温度变化时，虽然两管分别出现了零漂，但因电路对称，因而相互抵消，即零点漂移得到抑制。实际应用中，由于电路不可能做到完全对称，因而零漂不会得到完全抑制,但与单管放大电路相比，零漂已经大为减小。2）特性分析由于差动放大电路由两个完全对称的共射电路组成，其静态工作点必然相同，因此静态时的输出电压厶0二UC1-UC2二0,即电路具有零输入零输出的特性。丼动放大电路的动态特性表现在对井模信号的放大能力和对共模信号的抑制能力两个方面。图6Y3差模输

6、入电踣①并模放大特性图6-43所示并动放大电路中，两输入端分別输入大小和等而极性相反的信号，即力1二一力2,称为差模输入。差模输入的电位之差，即"id="il—"i2=2"il称为差模输入电压。在差模输入电压下，两管的集电极电位一增一减，相应的输出电压，即差模输出电压uod为(6-20)%=一卩Qa(%-叫2)=如心也祢为差8(惠压放大倍数，即%傀+GAid==-P„式中，rl=/?c//-/?l,这是由于两管集电极电位的变化等值相反，而与集电极相達的2员戟Rl的中点电位不变，相当子交流地电位，因此对毎个

7、单管共射:曳踐来说，其负戟电阻为—R.^f艮卩=Rc打—。同理，市于两管集电极电流的变化等值相反，所以通过射极公共电阻Re的电流不随并模输入电压变化。对并模输入电压而言，Re相当于短路，因此并模电压放大倍数与Re无关。由式(6-21)可知，双端输出的差模电圧放大倍数与单管共射电路的电圧放大倍数相同。差动放大电路采用对称的两个电路，是为了换取对零漂的抑制作用。①共模抑制特性图6-44所示差动放大电路中，加在两输入端的输入电压大小相等、极性相同,即加1二加2,称为共模输入。共模输入电压用me表示,uic=ui

8、1二力2。埜=0%在共模输入电压〃ic作用下，两管集电极电位相等，相应的共模输出电压为:因此k共模电压放大倍数畑为(6—22)V1式(6-22)表明，由于电路对称，因此双端输岀的差动放大电路对共模输入信号无放大作用。但如果电路不对称，则共模电压放大倍数Auc^Oo温度对差动放大电路的影响，使得两输出端产生相同变化的零漂，这与输入共模信号的效果是一样的，所以Auc越小，电路对共模输入的抑制能力越强，零漂越小。①共模抑制比KCMR