电工学 第11章 集成运算放大器课件.ppt

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1、第11章集成运算放大器11.1运算放大器的简单介绍11.3运算放大器在信号运算方面的应用11.6使用运算放大器应注意的几个问题11.4运算放大器在信号处理方面的应用uiuou+u–输出端反相输入端同相输入端A信号传输方向1.电路符号理想运放电压放大倍数实际运放开环电压放大倍数，通常为∞ui=u+–u–集成运放概述集成运放是具有高开环电压放大倍数，并带有深度负反馈的直接耦合放大器。11.1运算放大器的简单介绍∞11.1集成运放的结构、分类和参数2.集成运放的内部电路结构框图输入级偏置电路输出级中间级

2、输入级—差分放大器输出级—射极输出器或互补对称功率放大器中间级—电压放大器偏置电路—由镜像恒流源等电路组成+UCC–UEEuou–u+输入级中间级输出级同相输入端输出端反相输入端11.1.3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

3、愈好3.输入失调电压UIO4.输入失调电流IIO5.输入偏置电流IIB一、集成运放的理想化模型11.1.4理想运算放大器及其分析依据1.开环电压放大倍数Auo→∞2.开环差模输入电阻rid→∞3.开环输出电阻ro→04.共模抑制比KCMRR→∞5.通频带BW→∞运放的理想化模型是一组理想化的参数，是将实际运放等效为理想运放的条件。实际使用的运放非常接近理想化的条件！集成运放的等效电路1.运算放大器的电压传输特性UOMUOM–UOM–UOMUim–Uim实际运放理想运放uo=Auo·ui，其中ui=

4、u+–u–二、理想运放的电压传输特性及其分析依据uoui0uiuo++–uiuo0线性区饱和区+iiui对于理想运放rid相当于两输入端之间（虚）短路uiii=–—rid对于理想运放u–u+相当于两输入端之间（虚）断路uo有ii-=ii+0Auo∞ui0rid∞“虚短路”原则(2)“虚断路”原则(1)2.理想运放线性工作（有RF）的分析依据–+uiuo–++ui=u+–u-=—–Auouo当反相输入端接地时,因为存在负反馈信号,同相输入端不是“虚地”！(3)“虚地”的概念由“虚断路”原

5、则ii=0,有u+=0u_u+=0结论：反相输入端为“虚地”。当同相输入端接地时，由“虚短路”原则注意R1RFR2R1RFR2uouiuoui“虚断路”原则uiiirid=对于理想运放相当于两输入端之间断路3.理想运放非线性工作的分析依据运放工作在线性工作状态的必要条件：运放必须加上深度负反馈，如RF。+iiuiriduo+注意:“虚短路”原则不成立！有ii0rid∞或i-=i+0则当：则当：集成运放的分析方法总结1：判断电路有无负反馈元件，如Rf有无线性区分析方法非线性区分析方法连接在输

6、出端和反相输入端间的元件uoi1ifidRFR1R211.3运算放大器在信号运算方面的应用11.3.1比例运算由虚断路id0由虚地uii1=—–R1uoif=––—RFi1=id+ifif加上深度负反馈uouiRFR1得输出与输入关系ui1.输出电压与输入电压反相2.比例系数为–RF/R1结论：反相输入uoi1ifidRFR1R2反相比例运算电路uouiRFR1uiAuf==–R1RFuiuo闭环电压放大倍数若取R1=Rf电路成为反相器uouiAuf=–1放大倍数ui1=—iR

7、1uoi1ifRFR1R2虚地：例:反相比例运算电路R3R4设:RF>>R4,求Auf解：R4R3R4+uo=–RF1代入if=i1由RF>>R4,有：Auf==–R1RF(1+)R4R3uiuouo'uo=R4R3+R4uo得'uoif=–RF'uiRFR1R2uo=1uiRFR1uf=1u+RFR12同相输入由虚断路id0由虚短路有u+=uiu–=uf=——–uoR1R1+RF故有u+u–uiuo由分压关系闭环电压放大倍数Auf=1R1RF平衡电阻R2=R1//Rf

8、iduiuo同相跟随器R1=∞、RF=0→uo=uiRFR若接入电阻R、RF，运算关系不变：当R1=∞或RF=0时3差分输入RFR1R2R3利用叠加原理进行分析"uo=uo+uo'=1+ui2RFR1R2+R3R3-ui1RFR1uO=-ui1RFR1'uO=1+u+RFR1"=1+ui2RFR1R2+R3R3uo=ui1ui2uouo'uo"3差分比例运算电路uoRFR1R2R3利用叠加原理进行分析"uo=uo+uo'=1+ui2RFR1R