电子电工第7章ppt课件.ppt

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1、第八章运算放大器及其应用第一节集成运算放大器第二节负反馈放大器第三节运算放大器的应用返回主目录学习目标1、掌握理想运算放大器的条件和分析依据2、理解负反馈的概念3、了解负反馈类型及其对放大器性能的影响4、理解集成运算放大器的线性应用和非线性应用第一节集成运算放大器一、集成运算放大器的组成集成运算放大器的内部包括四个部分：输入级、输出级、中间级和偏置电路。输入级输出级中间级偏置电路输入信号输出信号图8-1集成运算放大器组成框图集成运算放大器各级的作用输入级：要求输入电阻高，能够抑制零点漂移和干扰信号。采用

2、差动放大电路，它有同相和反相两个输入端。中间级：电压放大，要求电压放大倍数高，一般由共射放大电路组成。输出级：与负载相接，要求其输出电阻低，带负载能力强，一般由互补对称电路或射极输出器组成。偏置电路的作用：为上述各级电路提供稳定和合适的偏置电流，决定各级的静态工作点。一般由各种恒流源组成。二、集成运放的图形符号及外形图8-2集成运算放大器的图形符号一般符号简化符号圆壳式双列直插式图8-3集成运放外形图双列直插式管脚号的识别：管脚朝外，缺口向左，从左下脚开始为1，逆时针排列。比如LM358是8管脚的双集成

3、运放，各管脚号及功能如图7-4所示。图8-4LM358管脚功能图（1）开环电压放大倍数Auo指运放在无外加反馈情况下的空载电压放大倍数（差模输入），一般约为104~107，即80~140dB（20Lg

4、Auo

5、）。（2）差模输入电阻rid指运放在差模输入时的开环输入电阻，一般在几十千欧~几十兆欧范围。ri越大，性能越好。（3）开环输出电阻ro指运放无外加反馈回路时的输出电阻，开环输出电阻ro越小，带负载能力越强。一般约为20~200Ω。（4）共模抑制比KCMR用来综合衡量运放的放大和抗零漂、抗共模干扰的

6、能力，KCMR越大，抗共模干扰能力越强。一般在65~75dB之间。三、集成运算放大器的主要参数（5）输入失调电压Uio实际运算放大器，当输入电压u＋=u－=0时，输出电压uO≠0，将其折合到输入端就是输入失调电压。它在数值上等于输出电压为零时两输入端之间应施加的直流补偿电压。Uio的大小反应了输入级差动放大电路的不对称程度，显然其值越小越好，一般为几毫伏，高质量的在1mV以下。（6）输入失调电流Io输入失调电流是输入信号为零时，两个输入端静态电流之差。Iio一般为纳安级，其值越小越好。（7）最大输出电压

7、UoPP指运放在空载情况下，最大不失真输出电压的峰—峰值。四、理想运算放大器的条件及分析依据1．理想化条件(三高一低)开环电压放大倍数Auo→∞；差模输入电阻rid→∞；开环输出电阻ro→0；共模抑制比KCMR→∞。在分析运算放大器时，一般可将它看成是一个理想运算放大器。理想运算放大器的图形符号如图8-5a所示，图中的“∞”表示电压放大倍数Auo→∞。图8-5b为运算放大器的传输特性曲线。实际运算放大器的特性曲线分为线性区和饱和区，理想化特性曲线无线性区。当运算放大器工作在线性区时，uo=Auo(u+－

8、u－)（8-1）当运算放大器工作在饱和区时，（8-2）u+＞u－时uo＝＋Uo（sat）u+＜u－时uo＝－Uo（sat）图8-5运算放大器传输特性理想运放图形符号传输特性运算放大器工作在线性区的两个推论：“虚短”、“虚断”1）由于Auo→∞，而输出电压是有限电压，从式（8-1）可知u+－u－＝uo／Auo≈0，即u＋≈u－（8-3）上式说明同相输入端和反相输入端之间相当于短路。由于不是真正的短路，故称“虚短”。2）由于运算放大器的差模电阻rid→∞，而输入电压ui＝u+-u－是有限值，两个输入端电流i

9、+=i－=ui／rid，即i+=i－≈0（8-4）上式说明同相输入端和反相输入端之间相当于断路。由于不是真正的断路，故称“虚断”。2.分析依据F007运算放大器如图7-2所示，正负电源电压为±15V，开环电压放大倍数Auo=2×105，输出最大电压为±13V。分别加入下列输入电压，求输出电压及极性。（1）u+=15，u－=－10;（2）u+=－5，u－=10;（3）u+=0V，u－=5mV;（4）u+=5mV，u－=0V。由式（8-1）得V=±65可见，当两个输入端之间的电压绝对值小于65，输出与输入满

10、足式（8-1），否则输出就满足式（8-2），因此有（1）uo=Auo(u+－u－)=2×105（2）uo=Auo(u+－u－)=2×105（3）uo=－13V（4）uo=+13V例8-1解第二节负反馈放大器一、反馈的基本概念负反馈的作用：稳定静态工作点、稳定放大倍数、改变输入、输出电阻、拓展通频带、减小非线性失真等。反馈：凡是将放大电路输出信号Xo（电压或电流）的一部分或全部通过某种电路（反馈电路）引回到输入端，就称为反馈。正反馈：若引回的