建筑电工学 第2版 教学课件 作者 王佳第6章 运算放大器.ppt

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1、第6章运算放大器6.1集成运算放大器简介6.3*放大电路中的负反馈6.2模拟运算电路6.4*信号处理电路6.5*正弦波振荡器第6章集成运算放大器分立电路是由各种单个元件联接起来的电子电路。集成电路特点：体积小、重量轻、功耗低、可靠性高、价格低。集成电路分类集成电路是把整个电路的各个元件以及相互之间的联接同时制造在一块半导体芯片上，组成一个不可分的整体。按集成度按导电类型按功能小、中、大和超大规模双、单极性和两种兼容数字和模拟用于模拟运算、信号处理、信号测量、波形转换、自动控制等领域。集成运放是具有很高开环电压放大倍

2、数的直接耦合放大器。本章主要讨论分析运算放大器的依据及其在信号运算、信号处理、波形产生方面的应用，并介绍放大电路中的负反馈。输出端6.1.1集成运放的组成输入级—差动放大器输出级—射极输出器或互补对称功率放大器偏置电路—由镜像恒流源等电路组成偏置电路输入级中间级输出级输入端6.1运算放大器简单介绍运算放大器的符号反相输入端uo+–+u–u+同相输入端信号传输方向输出端+–+Auo理想运放开环电压放大倍数实际运放开环电压放大倍数6.1.2主要参数1.最大输出电压UOPP2.开环电压Auo3.输入失调电压UIO4.输入

3、失调电流IIO5.输入偏置电流IIB6.共模输入电压范围UICM理想的运算放大器。理想化的主要条件：1.开环电压放大倍数2.开环输入电阻3.开环输出电阻4.共模抑制比由于实际运算放大器的技术指标接近理想化条件，6.1.2理想运算放大器及其分析依据在分析运算放大器的电路时，一般将它看成是而用理想运算放大器分析电路可使问题大大简化，因此后面对运算放大器的分析都是按其理想化条件进行的。实际运放电压传输特性6.1.2理想运算放大器及其分析依据表示运算放大器输出电压与输入电压之间关系的曲线称为传输特性。uoOUO(sat)–

4、UO(sat)Uim–Uim线性区正饱和区负饱和区若Auo=106±UO(sat)=±15V则±UIM=±0.015mV运放要工作在线性区必须有负反馈。uou++–+u–理想运放电压传输特性6.1.2理想运算放大器及其分析依据uooUO(sat)–UO(sat)Uim–Uim线性区正饱和区负饱和区因为理想运放开环电压放大倍数所以，当时，uo发生跃变uou++–+u–6.1.2理想运算放大器及其分析依据运放工作在线性区的依据相当于两输入端之间短路，但又未真正短路，故称“虚短路”。相当于两输入端之间断路，但又未真正断路

5、，故称“虚断路”。2.id01.u+u–，而uo是有限值，运放开环输入电阻id由于运放故从式，可知uou++–+u–rid6.1.2理想运算放大器及其分析依据uo+–+u–u+运放工作在非线性区的依据2.id01.u+u–由于运放工作在非线性区rididuoOUO(sat)–UO(sat)不再成立非线性区非线性区所以当时，Uo发生跃变依然成立1.反相输入6.2.1比例运算由运放工作在线性区的依据可列出由此得出闭环电压放大倍数平衡电阻若则ifR1R2uoRFiiui+–+–+–+6.2模拟运算电路2.同相输入

6、由运放工作在线性区的依据可列出由此得出闭环电压放大倍数若则或ifR1R2uoRFiiui+–+–+–+6.2.1比例运算1加法运算由图可列出由上列各式可得当时，则上式为平衡电阻uoifR12R2RFii2ui2+–R11ii1ui1+–+6.2.2加减法运算2减法运算如果两个输入端都有信号因为，故上列两式可得由图可列出输入，则为差分输入。ifR1R2uoRFiiui1+–R3+–ui2+–+–+2减法运算当时，平衡电阻和则上式为当时，则得可见，输出电压与两个输入电压的差值成正比，故可进行减法运算。ifR1R2uoR

7、Fiiui1+–R3+–ui2+–+–+图中，其中是共模分量，是差模分量。如果，试问RF多大时输出电压不含共ifR1R2uoRFiiui1+–R3+–ui2+–+–+模分量？例[解]欲使uo不含共模分量uic2，必须满足下列条件:[解]因经整理后得。此时输出电压例如则1积分运算用电容代替反相比例运算电路中的RF，就成为积分运算电路。ifR1R2uoRFiiui+–+–+–+ifuC+–CF由于反相输入，故上式表明输出电压正比于输入电压的积分，式中的负号表示两者反相。R1CF称为积分时间常数。6.2.3积分和微分运算

8、1积分运算uoR1R2CFui+–+–uC+–+–+ifii当ui为阶跃电压时，则uo随时间线性增长，uoOtuiOt最后达到负饱和值。2微分运算uoRFR2C1ui+–+–uC+–+–+ifii微分运算是积分的逆运算，将积由图可列出故即输出电压与输入电压对时间的一次微分成正比。分电路反相输入端的电阻与反馈电容位置对调，就成为微分电路。2微分运算uoRFR2