汽车电工电子技术第7章ppt课件.ppt

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1、第7章集成运算放大器本章要点集成运算放大器的组成由集成运算放大器构成的反相输入比例运算器、同相输入比例运算器、加法电路及减法电路的工作原理与运算关系由集成运算放大器构成的电压比较器的工作原理7.1集成运算放大器简介7.1.1集成运算放大器概述在半导体制造工艺的基础上，把整个电路中的元器件制作在一块硅基片上，构成的特定功能的电子电路，称为集成电路。集成电路按集成密度可分为小规模、中规模、大规模和超大规模，按所处理的信号不同可分为数字集成电路和模拟集成电路。集成运算放大器，简称集成运放。7.1.2集成运算放大器的组成集

2、成运放是一种高电压增益、高输入电阻和低输出电阻的多级直接耦合放大电路，它的类型繁多，内部的具体电路也不尽相同，但结构上具有共同之处，通常由输入级、中间级、输出级和偏置电路四部分组成。图7-1集成运放的内部电路组成原理框图集成运放的图形符号如图7-2所示，其中反相输入端用“-”号表示，同相输入端用“+”号表示。器件外端输入、输出相应地用N、P和O表示。图7-2运算放大器的图形符号7.1.3集成运算放大器的主要参数集成运放的参数是反映其性能优劣的指标，是正确挑选和使用集成运放的依据。下面介绍集成运放的一些主要特性指标。1．开

3、环差模电压放大倍数Auo2．开环差模输入电阻rid3.开环差模输出电阻ro4.共模抑制比KCMR5.最大输出峰—峰电压值7.2集成运算放大器基本特性及应用7.2.1．集成运算放大器基本特性1．集成运算放大器的理想特性一个理想的集成运放应具备以下主要条件：开环电压放大倍数Ao接近于无穷大开环输入电阻ri接近于无穷大开环输出电阻ro接近于零共模抑制比KCMR接近于无穷大2．理想运算放大器工作在线性区的特性由于理想集成运放的开环电压放大倍数Ao趋于无穷大，因此电路中必须引入负反馈才能保证集成运放工作在线性区。这时输出

4、电压与输入差模电压满足线性放大关系，即uo为有限值，而理想集成运放的开环电压放大倍数接近于无穷大，因而净输入电压，即本特性称为“虚短”，如果有一个输入端接地，则另一个输入端也很接近地电位，称为“虚地”。由于理想集成运放的开环输入电阻ri接近于无穷大，因此两个输入端的输入电流就趋于零，即这一特性称为“虚断”。3．理想运算放大器工作在非线性区的特性理想运算放大器工作在非线性区时，一般为开环或引入了正反馈。其特性如下：7.2.2集成运算放大器的应用电路1．反相输入比例运算器与反相器反相输入比例运算器的电路如图7-3所示，其特点

5、是反馈信号与输入信号都加在集成运算放大器的反相输入端。图中Rf为反馈电阻，R′为平衡电阻,且要求R′=R1//Rf。接入平衡电阻的目的是为了使集成运放输入级的差分放大器对称，有利于抑制零漂。图7-3反相输入比例运算器由图7-3可知：负号表示uo和ui相位相反，因此称为反相放大器，又由于uo和ui成比例，故又称为反相比例运算放大器。若取R1=Rf=R，则比例系数为－1，电路变成为反相器。例7.1在图7-3电路中，已知ui=－1V、Rf=10kΩ、R1=2kΩ，求uo。解：2．同相输入比例运算器与电压跟随器同相输入比例运算器

6、的电路如图7-4所示，其特点是反馈信号与输入信号都加在集成运算放大器的同相输入端。图7-4同相输入比例运算器由图7-4可得：由于uo和ui相位相同，因此称为同相放大器，又由于uo和ui成比例，故又称为同相比例运算放大器。若Rf=0，R1=∞则比例系数为1，电路成为电压跟随器。例7.2在图7-4电路中，已知ui=－1V、Rf=10kΩ、R1=2kΩ，求uo。解：3．加法电路如果需要将两个电压ui1和ui2相加，可以利用图7-5所示电路来实现。它是在反相输入比例运算器的基础上，增加了一个输入支路组成的加法运算电路，也称反相加

7、法器。图中同相输入端所接电阻R′必须满足平衡要求，即R′=R1//R2//Rf。图7-5加法电路由图7-5可知：若R1=R2=Rf，则：例7.3如图7-5所示电路，已知R1=R2=Rf=10kΩ，ui1=3V，ui2=5V，求uo？解：由于R1=R2=Rf=10kΩ-uo=ui1+ui2-uo=3+5uo=8V4．减法电路（1）利用差分式电路实现减法运算如图7-6所示是用来实现两个电压ui1、ui2相减的电路，其中Rf为反馈电阻，将输出信号的一部分反馈到输入端；R1、R2、R3为输入电阻；运算放大器起放大作用；ui1、u

8、i2为两个输入电压信号，uo为输出电压。从电路结构上来看，它是反相输入和同相输入相结合的放大电路。图7-6利用差分式电路实现的减法器（2）利于反相信号求和实现减法运算电路如图7-7所示，其中R1、R2为输入电阻；R3、R4为平衡电阻；Rf1、Rf2为反馈电阻，将输出信号的一部分反馈到输入端；两个运算放大器起放大作用；