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1、第3章 集成运算放大器及其应用,3.1 差分放大电路 3.2 集成运算放大器的概述 3.3 集成运算放大电路中的反馈 3.4 信号运算基本电路 3.5 信号处理电路 3.6 信号产生电路 3.7 使用集成运算放大器注意事项,1. 了解集成运放的基本组成及主要参数的意义。 2. 理解运算放大器的电压传输特性，理解理想运算放大器并掌握其基本分析方法。 3. 理解用集成运放组成的比例、加减、微分和积分运算电路的工作原理，了解有源滤波器的工作原理。 4. 理解电压比较器的工作原理和应用。,本章要求,第3章 集成运算放大器及其应用,多级放大电路及其级间耦合方式,耦合方式：信号源与放大电路之间、两级放大电
2、路之间、放大器与负载之间的连接方式。,常用的耦合方式：直接耦合、阻容耦合和变压器耦合。,动态: 传送信号,减少压降损失,静态：保证各级有合适的Q点,波形不失真,输出,多级放大电路的框图,对耦合电路的要求,直接耦合：将前级的输出端直接接后级的输入端。 可用来放大缓慢变化的信号或直流量变化的信号。,3.1 差分放大电路,2. 零点漂移,零点漂移：指输入信号电压为零时，输出电压发生缓慢地、无规则地变化的现象。,产生的原因：晶体管参数随温度变化、电源电压波动、电路元件参数的变化。,直接耦合存在的两个问题：,1. 前后级静态工作点相互影响,若由于温度的升高 IC1增加 1%，试计算输出电压Uo变化了多少
3、？,已知：UZ=4V， UBE=0.6V，RC1=3k，RC2=500 ， 1= 2=50。,温度升高前，IC1=2.3mA，Uo=7.75V。,IC1 = 2.31.01 mA = 2.323 mA,UC1= UZ + UBE2 = 4 + 0.6 V = 4.6 V,例：,已知：UZ=4V， UBE=0.6V，RC1=3k，RC2=500 ， 1= 2=50。,温度升高前，IC1=2.3mA，Uo=7.75V。,例：,IC2= 2 IB2 = 50 0.147mA = 7.35mA, Uo= 8.3257.75V = 0.575V 提高了7.42%可见，当输入信号为零时，由于温度的变化，输
4、出电压发生了变化即有零点漂移现象。,零点漂移的危害：直接影响对输入信号测量的准确程度和分辨能力。严重时，可能淹没有效信号电压，无法分辨是有效信号电压还是漂移电压。,一般用输出漂移电压折合到输入端的等效漂移电 压作为衡量零点漂移的指标。,输入端等效 漂移电压,输出端 漂移电压,电压 放大倍数,只有输入端的等效漂移电压比输入信号小许多时，放大后的有用信号才能被很好地区分出来。,由于不采用电容，所以直接耦合放大电路具有良好的低频特性。,抑制零点漂移是制作高质量直接耦合放大电路的一个重要的问题。,适合于集成化的要求，在集成运放的内部，级 间都是直接耦合。,3.1 差分放大电路,3.1.1 差分放大电路
5、的工作原理,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。,差动放大电路是抑制零点漂移最有效的电路结构。,差动放大原理电路,两个输入、两个输出,两管静态工作点相同,1. 抑制零点漂移的原理,uo= VC1 VC2 = 0,uo= (VC1 + VC1 ) (VC2 + VC2 ) = 0,静态时，ui1 = ui2 = 0,当温度升高时ICVC （两管变化量相等）,对称差动放大电路对两管所产生的同向漂移都有抑制作用。,2输入方式的分析,两管集电极电位呈等量同向变化，所以输出电压为零，即对共模信号没有放大能力。,(1) 共模信号 ui1 = ui2 大小相等、极性相同,差
6、动电路抑制共模信号能力的大小，反映了它对零点漂移的抑制水平。,共模信号需要抑制,两管集电极电位一减一增，呈等量异向变化，,(2) 差模信号 ui1 = ui2 大小相等、极性相反,uo= (VC1VC1 )(VC2 + VC ) =2 VC1,即对差模信号有放大能力。,差模信号是有用信号,2输入方式的分析,(3) 比较输入,ui1 、ui2 大小和极性是任意的。,例1: ui1 = 10 mV, ui2 = 6 mV,ui2 = 8 mV 2 mV,例2: ui1 =20 mV, ui2 = 16 mV,可分解成: ui1 = 18 mV + 2 mV,ui2 = 18 mV 2 mV,可分解
7、成: ui1 = 8 mV + 2 mV,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差动放大电路。,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的。,3.1.2 典型差分放大电路,Re的作用：稳定静态工作点，限制每个管子的漂移。,UEE：用于补偿RE上的压降，以获得合适的工作点。,温度T,IE = 2IC,URE,RE : 强负反馈作用,也叫共模反馈电阻,不影响差模信号的放大,EE: 抵偿RE的压降,RP: 调零电位器,uid = ui1 - ui2 = 2ui1,即:,3.1.2 典型差分放大电路,+UCC,(1) 静态分析,设 IB1=IB2=IB,IC1=IC2=IC
8、,则: RBIB+UBE+2REIE=EE,RBIB+UBE 2REIE,VE0,则: ICIE,3.1.2 典型差分放大电路,ui1,ui2,差模输入信号,ui1=-ui2,设ui10,则ui20, VC1 u 时， uo = +Uo(sat) u+ u 时， uo = + Uo(sat) u+ u 时， uo = Uo(sat) 不存在 “虚短”现象,3.3.1 反馈的概念,反馈：将放大电路输出端的信号(电压或电流)的一部分或全部通过某种电路引回到输入端。,3.3 集成运算放大电路中的反馈,通过RE 将输出电压 反馈到输入,通过RE 将输出电流 反馈到输入,反馈放大电路的三个环节：,基本放大电路,比较环节,反馈放大电路的方框图,反馈电路,输出信号,输入信号,反馈信号,反馈系数,净输入信号,放大倍数,反馈放大电路的方框图,净输入信号,若三者同相，则Xd = Xi Xf,可见 Xd Xi ，即反馈信号起了削弱净输入信号的作用（负反馈）。,直流反馈：反馈只对直流分量起作用，反馈元件只能传递直流信号。,负反馈：反馈削弱净输入信号，使放大倍数降低。,在振荡器中引入正反馈，用以产生波形。,交流反馈：反馈只对交流分量起作用，反馈元件只能传递交流信号。,在放大电路中，出现正反馈将使放大器产生自激振荡，使放大器不能正常工作。,正反馈：反馈增强净输入信号， 使放大倍数提高。,
