武汉理工大学电工学电子技术课件.ppt

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1、3.2集成运算放大器的概述3.4信号运算基本电路本章要求:1.理解和掌握运算放大器的特点.2.掌握由运算放大器组成的比例、加法、减法、积分、微分的原理和输入、输出关系。3.掌握电压比较器的工作原理和电压传输特性。第3章集成运算放大器及其应用所谓集成电路是相对分立电路而言的，它将整个电路的元件以及相互之间的联接同时制作在一块半导体芯片上，组成一个不可分割的整体。它打破了分立元件电路的设计方法，实现了材料、元件、电路的统一，与晶体管组成的分立元件电路比较，体积更小、重量更轻、功耗更低，由于减少了焊点，故工作更可靠，而且价格便宜。它的出现，使电子技术产生了一个新的

2、跃进，进入了微电子学时代，从而促进了各个学科领域先进技术的发展。一.集成运算放大器的特点4.集成电路中的二极管常用晶体管构成，将E、C、B极适当组配。集成运算放大器的特点与其制造工艺有关，主要有以下几点：集成运算放大器各级之间采用直接耦合。克服了集成电路制造大容量电容的困难，L、C采用外接。2.集成运放的输入级采用差动放大电路。（两管特性相近。）3.集成电路中用晶体管恒流源代替电阻（电阻值为100~30KΩ）。高阻值的直流电阻采用外接。3.2集成运算放大器的概述比例、加、减、乘、除、积分、微分运算放大器。集成运算放大器、集成功率放大器、集成稳压电源、集成数模

3、转换电路。二.集成电路的分类：集成度：SSI、MSI、LSI、VLSI（ASI）导电类型：双极型、单极型、兼容型。信号类型：数字、模拟、混合。输入级：要求输入电阻高，差模放大倍数高，抑制零点漂移和共模干扰信号的能力强。都采用差分放大电路。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。中间级差动输入级输出级偏置电路ui1ui2uo减小零漂、抑制干扰电压放大降低r0，提高带载能力。确定静态Q点。3.2.1集成运算放大器的组成1.框图：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。+UCC–UEEu

4、ou–u+输入级中间级输出级同相输入端输出端反相输入端偏置电路：由恒流源电路构成。确定运放各级的静态工作点。uo++u+u–+UCC–UEE–反相输入端同相输入端输出端2.运算放大器图形符号：∞74176143258运放举例：LM7412—反相输入端6—输出端3—同相输入端4—正电源端7—负电源端8—闲置端（NC）1、5—外接调零电位器的两个端子。。。uo++u+u––电路模型符号3.2.2集成运算放大器的主要参数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.开环差模电压放大倍数Auo运放没有接反馈电路时的差模电压放大倍数。

5、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。愈小愈好3.输入失调电压UIO4.输入失调电流IIO5.输入偏置电流IIB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+

6、越小，必须加负反馈才能使其工作于线性区。饱和电压值3.2.3集成运算放大器的传输特性1实际运放的特点（技术指标）：开环电压放大倍数高(104-107)；输入电阻高（约几百KΩ）；输出电阻低（约几百Ω）；漂移小、可靠性高、体积小、重量轻、价格低。3）开环输出电阻ro→02）差模输入电阻rid→∞4）共模抑制比KCMRR→∞2理想运放的条件（技术指标）：1）开环电压放大倍数Auo→∞A++-u-u+uo实际运放电路模型3.2.4理想运算放大器及其分析依据∞++-u-u+uo理想运放电路模型3.分析理想运放工作的两个依据：因为在线性区：uo=Auo(u+–u–)所

7、以(1)差模输入电压约等于0即u+=u–,称为“虚短”所以(2)两输入端电流约等于0，即i+=i–0,称“虚断”。++∞uou–u+i+i––o+Uo(sat)-Uo(sat)实际特性u+-u-线性区饱和区饱和区Auo→∞，uo为有限值，故u+-u-=uo/Auo≈0当一输入端接地时，则另一端也接地。例：u+=0则u-≈0这又称为“虚地”。∵rid→∞，3.4信号运算基本电路集成运算放大器与外部元件一起构成闭环电路后，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

8、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