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1、电工电子技术与应用主题11课题2 集成运算放大器 主题11放大电路与集成运算放大器本课件的文字及图片版权均为南京凤凰康轩所有全国中等职业技术学校机电类通用教材课题2集成运算放大器了解反馈的概念、类型及负反馈对放大器性能的影响。 了解集成运算放大器的型号、参数和理想特性。 能分析简单的集成运算电路。 目标1负反馈放大电路 一、反馈的概念将放大电路输出电量（电压或电流）的一部分或全部经过一定的路径馈送到输入端的过程，称为反馈。 含有反馈的放大电路称为反馈放大电路，如图11-14所示就是反馈放大电路的组成框图。 二、反馈的类型1.直流与交流反馈画出放大电路的直流通路和交流通路，若反馈信号的传送在直流
2、通路中，就是直流反馈；若反馈信号的传送在交流通路中，就是交流反馈。 2.正反馈与负反馈当反馈信号回送到输入回路时，如果反馈信号使放大电路的净输入信号增大，则称为正反馈；如果反馈信号使放大电路的净输入信号减小，则称为负反馈。 3.电压反馈与电流反馈凡反馈信号取自输出电压并与输出电压成正比的是电压反馈；凡反馈信号取自输出电流并与输出电流成正比的是电流反馈。 4.串联反馈与并联反馈凡反馈信号和输入信号串联构成放大电路净输入信号的是串联反馈；凡反馈信号和输入信号并联构成放大电路净输入信号的是并联反馈。 三、负反馈对放大电路性能的影响1.降低电压放大倍数放大电路未加反馈的放大倍数称为开环放大倍数，加了反
3、馈后的放大倍数称为闭环放大倍数。 负反馈时，闭环电压放大倍数比开环放大倍数要小，其大小与开环电压放大倍数以及反馈系数有关。 反馈系数是反馈信号与输出信号的比值，反映了反馈量的大小。 2.提高电压放大倍数的稳定性放大电路引入的负反馈越强，反馈系数越大，闭环电压放大倍数就越小，电路的稳定性越好。 在深度负反馈时，放大电路的放大倍数只决定于反馈网络，而与基本放大电路无关。 3.减小波形失真4.扩展通频带放大电路引入负反馈以后，输出端的失真信号回送到输入端，与输入信号相减，经过放大后，可使输出信号的失真得到一定程度的补偿，从而减小了波形失真。 反馈信号随着频率的改变而减小，回送到输入端后，使净输入信号
4、增大，输出信号自动提高。 5.改变放大电路的输入、输出电阻 （1）对输入电阻的影响引入串联负反馈将使电路的输入电阻增大，引入并联负反馈将使电路的输入电阻减小。 （2）对输出电阻的影响引入电压负反馈将使电路的输出电阻减小，引入电流负反馈将使电路输出电阻增大。 目标2集成运算放大器及主要参数 一、集成电路的概念及分类集成电路是把半导体器件、必要的元件以及相互之间的连接电路同时制造在一块半导体芯片上，形成具有一定电路功能的器件。 集成电路与分立元件电路相比，具有体积小、质量轻、功耗低、工作可靠、安装方便且价格低等优点。 集成电路按其集成度不同，可分为小规模、中规模、大规模和超大规模；按电路功能的不同
5、，可分为模拟集成电路和数字集成电路；按制作工艺的不同，可分为半导体集成电路、膜集成电路和混合集成电路；按封装外形的不同，可分为金属圆壳式、扁平式、单列直插式以及双列直插式，如图11-15所示。 二、集成运放的封装及引脚功能集成运算放大器简称集成运放，集成运放的封装形式主要有金属圆壳式封装和双列直插式封装，如图11-16所示。 金属圆壳式封装有8脚、10脚和12脚三种；双列直插式封装有8脚、14脚和16脚三种。 集成运放不同的引脚通常具有不同的功能，在实际使用时要查阅相关技术手册。 表11-8给出了各种功能的符号表示，以便使用时查阅。 三、集成运放的电路符号及主要参数1.集成运放的电路符号理想集
6、成运放在电路图中的符号表示如图11-17。 “”代表信号的传输方向，“”代表理想情况下的开环差模电压增益A ud无穷大，“A”代表它是一个放大电路。 信号传输端钮有三个反相输入端用“”表示；同相输入端用“+”表示；输出端用“+”表示。 这样也就清楚地说明了输出信号与各输入信号的相位关系。 2.集成运放的主要参数 （1）开环差模电压增益A ud开环差模电压增益A ud是指集成运放在无外加反馈的情况下，工作于线性区时对差模信号的电压增益，通常表示成对数形式20lg A ud（dB）。 该参数更多地是用来反映运算精度，Aud越大，运算精度就越高。 该参数的理想值为无穷大，实际产品的典型值在10012
7、0dB范围内。 （2）输入失调电压U IO理想的集成运放，当差模输入电压U ID为0时，输出电压U O也为零。 但实际的产品由于种种原因并非如此，此时要想使U O=0，必须在输入端加上一个补偿电压，这个电压就称为输入失调电压U IO。 该参数越小越好，其典型值在110mV范围内。 （3）输入失调电流I IO输入失调电流I IO是指U O=0时，集成运放两输入端的偏置电流之差。 该参数的理想值为零，实际产品的典型值为几十至几百纳安。 （4）输入偏置电流I IB输入偏置电流I IB是指U O=0时，集成运放两输入端偏置电流的平均值。 该参数的理想值为零，实际产品的典型值为几十至几百纳安。 差模输入
8、电阻R id是指集成运放两输入端之间对差模输入信号所体现出的动态电阻。 其理想值为无穷大，实际值为几十千欧至几兆欧。 输出电阻R o是指集成运放开环下的输出端对地的动态电阻，其理想值为零，实际产品的典型值为几十欧。 （5）差模输入电阻R id和输出电阻R o （6）共模抑制比K CMRK CMR的大小体现了集成运放抑制零点漂移的能力强弱。 它的理想值为无穷大，实际值通常可达80dB以上。 （7）最大共模输入电压U ICM和最大差模输入电压U IDM最大共模输入电压U ICM是指集成运放所能承受的最大共模输入电压值。 共模输入电压超出该参数时，集成运放的共模抑制比K CMR将显著下降。 最大差模
9、输入电压U IDM是指集成运放所能承受的最大差模输入电压值。 差模输入电压超出该参数时，集成运放输入级中三极管的发射结会被反向击穿，造成性能显著恶化，甚至损坏。 （8）开环带宽BW开环带宽BW是指开环下，集成运放的差模电压增益较直流工作时下降3dB所对应的信号频率宽度。 目标3集成运放常见应用电路 一、集成运放的理想特性理想运放具备如下特性 （1）输入信号为零时，输出端应恒处于零电位； （2）输入阻抗为无穷大； （3）输出阻抗为零； （4）通频带为零到无穷大； （5）开环电压放大倍数无穷大。 对于理想运放，由于输入阻抗无穷大，所以输入电流为零，即I+=I-=0，称为虚断。 运放的增益是定值，由
10、知，两输入端电位相等，即U+=U-，称为虚短。 这两个特性是分析集成运放电路的重要依据。 二、集成运放的简单应用1.反相比例运算电路如图11-18所示为反相比例运算电路，该电路的放大电路为集成运放，R f、R1引入电压并联负反馈以使集成运放工作于线性区。 由虚断知i-0，这样i1i f；i+0，这样u+=R2i+0。 由虚短知u-u+0。 反相输入端并没有接地，却具有接地的特点，这一性质称为“虚地”。 “虚地”是工作于线性区的理想集成运放仅采用反相输入时的一个重要特性。 利用“虚地”，由欧姆定律得由i1=i f可得输出电压与输入电压的关系为:即放大电路的闭环电压放大倍数输入电阻输出电阻为改善电路性能，集成运放两输入端电阻与外电路中的对地交流电阻要尽可能相等，即当满足条件R1=R f时，u o=-u i，这种电路称为反相器。 2.同相比例运算电路如图11-19所示为同相比例运算电路，电路采用同相输入方式，R 1、R f引入电压串联负反馈以使集成运放工作于线性区，R2=R1R f。 由虚断和虚短知i1i f，uu+u i。 由欧姆定律得所以输出电压与输入电压的关系为闭环增益输入电阻输出电阻当满足条件时，u o=u i，R f=0，对应地R1取，R2取0，这样电路称为电压跟随器，如图11-20所示。 内容仅供参考
