模拟电子技术及应用第2版 教学课件 作者 熊伟林 主编电子教案5 第4章集成运算放大器及其应用（8学时）.ppt

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1、第4章集成运算放大器及其应用(共8学时)学习目标:1．了解集成运算放大器的基本结构、主要参数；2．掌握理想运算放大器虚短及虚断的概念，学会利用虚短和虚断的概念对含有理想运放的电路进行分析；3．掌握负反馈的概念、类型及其对电路性能的影响；4．学会集成运放基本参数的测试方法和保护措施；5．熟练掌握运算放大器在信号运算中的基本应用，掌握电压比较器和有源滤波器的构成特点及应用。本章内容4.1集成运算放大器基本特性(1学时)4.2反馈的基本概念(2学时)4.3基本运算电路(2学时)4.4集成运放基本参数的测试(1学时)4.5集成运放应用电路(2学时)小结4.1集成运算放大器基本特性4.1.1集成运算放大

2、器的基本结构输入级一般是由三极管（BJT）或场效应管（MOSFET）组成的差分式放大电路，利用它的对称性可以提高整个电路的共模抑制比和其它方面的性能，它的两个输入端为运放的反相输入端和同相输入端。中间级也叫做电压放大级，其主要作用是提高电压增益，可由一级或多级放大电路组成。输出级一般由电压跟随器或互补电压跟随器（互补功放电路）组成，以降低输出电阻，提高带负载能力。偏置电路由电流源电路组成，为各级提供合适的工作电流。集成运算放大器简称集成运放，它是一种能对信号进行数学运算的集成放大电路。它由多级直接耦合放大电路组成，具有高电压增益、高输入电阻和低输出电阻的特点。集成运放是模拟集成电路最重要的产品

3、之一，在电子电路中占有举足轻重的地位。为电子技术的应用开辟了一个崭新的时代。4.1.2运算放大器的电路符号与主要参数1.电路符号集成运算放大器的电路符号(a)集成运放符号(b)简化符号(c)理想集成运放符号(d)旧符号如果在集成运放的同相输入端和反相输入端的输入信号完全相同,即up＝un＝uic，则把这样的输入信号uic叫做共模输入信号。如果在集成运放的同相输入端和反相输入端的输入电压信号大小相等、频率相同、而相位相反，即up＝－un＝uid/2，则把这样的输入信号uid叫做差模输入信号，在差模输入时，有up－un＝uid。2.共模输入信号与差模输入信号（1）开环差模电压增益Auo是指运放在开

4、环（即只有运放自身）情况下，输出电压与差模输入电压的比值,即Auo=uod/uid。（2）开环带宽BW是指开环差模电压增益随信号频率升高下降3dB时对应的频率fH。（3）差模输入电阻Rid是指运放在开环状态时，正、负输入端之间的差模电压与电流之比。一般rid的值在几百kΩ至几MΩ，其值愈大，表示运放的性能愈好。（4）输出电阻Ro是指运放在开环状态下，由输出端看入的等效电阻。一般在几十至几百Ω之间，其值愈小，运放带负载能力愈强。（5）共模抑制比KCMR是指运放的开环差模电压放大倍数与共模电压放大倍数的比值，常用分贝表示,即KCMR(dB)=20lgAud/Auc，一般情况KCMR在80dB以

5、上，共模抑制比表明运放抑制共模信号的能力。3.主要参数集成运放的等效电路,差模输入电压uid＝uP－uN4.1.3理想集成运放的假设条件根据集成运放的特点，在工程估算中，为了简单起见，通常将实际集成运放当作理想运放，主要三个条件为：(1)输入电阻Ri为无穷大；(2)输出电阻Ro等于零；(3)开环差模电压增益Auo为无穷大。运放的开路输出电压uoc与差模输入电压uid的比值叫做开环差模电压增益Auo(＝uoc/uid)，其值很大，一般可达到100dB以上。理想运放的分析法则iP≈iN≈0（虚断）设Ri＝∞，所以：uP≈uN（虚短）由于Auo＝　　＝　　　　，则uP－uN＝　　≈0，(因为运放的输

6、出电压uoc为有限值，而Auo为无穷大)。其中：A——开环放大倍数F——反馈系数Xi、Xo——输入信号、输出信号Xf——反馈信号Xid——净输入信号，即输入与反馈信号的叠加(减或加取决于反馈类型)4.2反馈的概念将放大电路输出回路的信号（电压或电流）的一部分或全部通过某一电路或元件送回输入回路的过程，叫做反馈。实现这一反馈的电路和元件称为反馈电路和反馈元件,或统称反馈网络。反馈电路举例4.2.1正反馈与负反馈如果反馈信号与输入信号作用的结果使净输入信号增强，从而使电路的增益提高，称为正反馈；若引入反馈的结果使净输入信号削弱，从而使电路的增益下降，就称为负反馈。正反馈与负反馈的区别是以反馈信号是

7、增强还是削弱净输入信号的作用而定。正反馈起增强净输入信号的作用，主要用于振荡电路；而负反馈则起削弱原输入信号的作用，一般用于放大电路。为了判断反馈是正反馈，还是负反馈，一般采用瞬时极性法。1）负反馈：净输入信号因反馈而减小。Xid=Xi－Xf构成各种放大及运算电路：如比例放大、加减运算、积分与微分等电路。2）正反馈：净输入信号因反馈而加大。Xid=Xi+Xf构成自激反馈电路：如信号产生电路，即各种