电工学讲义10集成运算放大器ppt课件.ppt

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1、第九章集成运算放大器基本要求1.了解差动放大电路的基本工作原理和对零点漂移的抑制作用。2.掌握集成运放的理想化条件和重点掌握理想集成运放的两大特征。3.重点掌握集成运放的三种输入方式及运放的应用。由晶体管、电阻、电容等单个元件组成的电路把分立元件集成在一片硅片上组成不可分割整体分立元件电路集成电路集成运放属于小规模模拟集成电路模拟集成电路数字集成电路小规模：SSI中规模：MSI大规模：LSI超大规模：VLSI概述集成运放的输入级通常由差动放大电路组成输入级中间级输出级输出端输入端集成运放的组成如下：？零点漂移零

2、点漂移：当输入信号为0时，放大电路的静态值发生变化。零点：放大电路的直流电压源UCC保持不变，环境温度保持不变（20ºC），输入信号ui=0时放大电路的静态值。引起漂移的原因很多，以温度影响最严重。1.当放大电路输入信号后，这种漂移伴随信号共存于放大电路，这两者都缓慢变化，一真一假，互相纠缠，难以分辨。2在多级放大电路中，当采用直接耦合时，第一级漂移被逐级放大，影响整个电路工作。零点漂移的抑制抑制漂移，应重点着手于第一级电路，其最有效的手段是在输入级采用差动放大电路。由于电容和变压器不能集成，所以集成运算放大器

3、中的多级放大电路采用直接耦合方式，无法通过耦合方式抑制零点漂移。1.电路结构1电路结构对称（在理想的情况下，两管的特性及对应电阻元件的参数值都相等。）2电路具有两个输入、两个输出端。典型差动放大电路+UCCuoui1RC1RB4T1RB2RC2ui2RB3RB1+++–––T2差动放大电路特征：1.零点漂移的抑制（静态分析）uo=VC1－VC2=0uo=(VC1+VC1)－(VC2+VC2)=0静态时，ui1=ui2=0当温度升高时:ICVC差动放大电路对两管所产生的零点漂移都有抑制作用+UCCuo

4、ui1RCRB4T1RB2RCui2RB3RB1+++–––T22.工作原理uo?（VC1=VC2）2.有信号输入时的工作情况(动态分析)两管集电极电位呈等量同向变化(1)共模信号ui1=ui2大小相等、极性相同+UCCuoRCRB2T1RB1RCRB2RB1+–ui1ui2++––T2共模信号需要抑制uo=(uC1+uC1)－(uC2+uC１)=0Ac=0电路共模信号没有放大能力+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+++–––T22.有信号输入时的工作情况两管集电极电位一减一增

5、，呈等量异向变化(2)差模信号ui1=–ui2大小相等、极性相反uo=(uC1－uC1)－(uC2+uC１)=－2uC1对差模信号有放大能力+–+–+–+–+–+–差模信号是有用信号（Ad=－2uC1/－2ui=Au）(3)任意输入ui1、ui2大小和极性是任意的。一般可将其分解为差模分量和共模分量：例:ui1=10mV,ui2=6mVui2=8mV－2mV可分解成:ui1=8mV+2mV共模信号差模信号放大器只放大两个输入信号的差值信号,抑制共模信号。这种输入常作为比较放大来应用，在自动控制系统中是常见

6、的。共模分量：等于两个输入分量的平均值差模分量：等于两个输入分量差值的一半（CommonModeRejectionRatio)差模放大倍数共模放大倍数KCMR越大，说明分辨差模信号的能力越强，而抑制共模信号的能力越强。3.共模抑制比共模抑制比一般情况下，电路往往难以完全对称，对共模信号仍有一定放大作用。我们希望差动放大电路有较大差模放大倍Ad,较小共模放大倍数Ac，将两者的比值定义为共模抑制比，全面衡量差动放大电路放大差模信号和抑制共模信号的能力。RP：调零电阻。由于制造工艺上的问题，T1、T2不能完全对称，调

7、节RP使放大电路在输入为0时，输出为0。典型差动放大电路RE：稳定静态工作点。UEE：补偿RE上的电压降，扩大放大器动态工作范围。Uccui1ui2UEERET1T2RPRB1RB2RC1RC2uo++-+--差动放大电路输入输出方式双输入—双输出方式ui1ui2uo1uo2单输入—双输出方式ui1uo1uo2ui1单输入—单输出方式uo1双输入—单输出方式ui1ui2uo1集成运算放大器概述输入级中间级输出级输出端输入端集成运放有两个输入端和一个输出端。组成+UCC–UEEuou–u+电路的简单说明输入级中间

8、级输出级同相输入端输出端反相输入端输入级：输入电阻高，能减小零点漂移和抑制干扰信号，采用带恒流源的差放。中间级：要求电压放大倍数高。常采用共发射极放大电路构成。输出级：与负载相接，要求输出电阻低，带负载能力强，一般由射极输出器构成。运算放大器的符号表示反向输入端同相输入端运放输出端(电源可不必画，AO指开环电压放大倍数)A0u-u+uo反相输入端ui同相输入端uiuouo集成运算放大器