《电工与电子技术 焦阳第9章 集成运算放大器》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电工与电子技术 焦阳第9章 集成运算放大器（56页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、9.1 集成运算放大器简介,9.2 集成运算放大器的线性应用,9.3 集成运算放大器的非线性应用,9.4 集成运算放大器应用实例,第9章 集成运算放大器,9.1 集成运算放大器简介,9.1.1 基本组成,输入级：输入电阻高，由差动放大电路构成。,中间级：电压放大，由共射极放大电路构成。,2. 集成运算放大器的电路符号,输出级：输出电阻低，由互补对称放大电路或射极输出器构成。,偏置电路：给各级运放提供合适的静态工作点。,开环电压放大倍数,9.1.2 主要参数,1、开环电压放大倍数Ao没有外接反馈时所测出的差模电压放大倍数。,2、最大输出电压UOPP能使输出电压与输入电压保持不失真关系的最大输出电
2、压。,3、输入失调电压UIO为使输出等于零而在输入端加的微小补偿电压。,4、输入失调电流IIO当输入信号为零时，两个输入端的静态基极电流之差。,5、输入偏置电流IB当输入信号为零时，两个输入端的静态基极电流的平均值。,2.非线性区（饱和区）,7、最大共模输入电压UicM,6、最大差模输入电压UidM,9.1.3 电压传输特性,1.线性区（线性放大）,正饱和,负饱和,如何使集成运算放大器在较大的输入电压下工作在线性区?,在电路中引入负反馈。,9.1.4 理想运算放大器,1. 理想运放的条件,（1）开环电压放大倍数,（2）开环差模输入电阻,（3）开环输出电阻,（4）共模抑制比,3. 理想运算放大器
3、的电压传输特性,2. 理想运算放大器的电路符号,4. 理想运算放大器的特点,虚断,（1）虚断,如图，,虚短,即,（3）当运算放大器工作在非线性区(饱和区)时，,（2）虚短,当运算放大器工作在线性区时，,9.2 放大电路中的负反馈,凡是将放大电路输出端的信号（电压或电流）的一部分或全部引回到输入端，与输入信号迭加，就称为反馈。,若引回的信号削弱了输入信号，就称为负反馈。若引回的信号增强了输入信号，就称为正反馈。,9.2.1 反馈的基本概念,三个主要环节：,放大：,反馈：,迭加：,负反馈框图：,闭环放大倍数：,其中， 为反馈深度,9.2.2 反馈的类型及判断,1. 反馈的分类,(1)正反馈和负反馈
4、(瞬时极性法),假设某一瞬间输入信号发生变化，增大用“+”表示，减小用“-”表示。按信号传输方向依次判断相关点的瞬时极性，直至判断出反馈信号的瞬时极性。,当反馈信号和输入信号加于输入回路同一电极时，若二者瞬时极性相同为正反馈，相反为负反馈。,当反馈信号和输入信号加于输入回路不同电极时，若二者瞬时极性相同为负反馈，相反为正反馈。,只分析交流信号,三极管集电极与基极相位相反，发射极与基极相位相同,判断此电路为正反馈还是负反馈？,此电路是负反馈,（2）直流反馈和交流反馈,若反馈信号中只含交流分量，则为交流反馈。,（3）电压反馈和电流反馈,若反馈信号从输出电压取样为电压反馈，否则为电流反馈。,若反馈信
5、号中只含直流分量，则为直流反馈。,（4）串联反馈和并联反馈,若反馈信号与输入信号加在同一个电极上，则为并联反馈；若加两个电极上，则为串联反馈。,ib=i-if,并联反馈,ube=ui-uf,串联反馈,负反馈,交流反馈,直流反馈,电压串联负反馈,电压并联负反馈,电流串联负反馈,电流并联负反馈,稳定静态工作点,2. 负反馈的分类,3. 负反馈的判断方法,判断步骤：,(2)是正反馈 还是负反馈？,(4)若是交流反馈，是何种类型的负反馈？（判断反馈的组态）,(1)找出反馈网络（电阻）；,(3)是交流反馈还是直流反馈？,判断负反馈的方法：瞬时极性法。,例1：判断Rf是否负反馈，若是，判断反馈组态。,uc
6、1,ub2,uc2,此电路是电压串联负反馈，对直流不起作用。,例2：判断Rf是否负反馈，若是，判断反馈的组态。,此电路是电压并联负反馈。,三极管的静态工作点如何提供？能否在反馈回路加隔直电容？,不能！Rf为三极管提供静态电流！,例3：判断Rf是否负反馈，若是，判断反馈的组态。,电流并联负反馈。对直流也起作用，可以稳定静态工作点。,例4：判断如图电路的反馈类型,电流串联负反馈,9.2.3 负反馈对放大电路的影响,反馈电路的基本方程,1. 提高放大倍数的稳定性,(1) 式对A求导并取绝对值得,2. 减小非线性失真,加反馈前,加反馈后,3. 改变输入、输出电阻,a、串联反馈使电路的输入电阻增加,b、
7、并联反馈使电路的输入电阻减小,c、电压反馈使电路的输出电阻减小,d、电流反馈使电路的输出电阻增加,4. 展宽通频带,9.3 集成运算放大器在信号处理方面的应用,在电路中引入负反馈。,集成运算放大器在线性区能完成对信号的多种运算：比例、加减、积分与微分等简单运算，对数与反对数以及乘除等复杂运算。,如何使集成运算放大器在较大的输入电压下工作在线性区?,9.3.1 比例运算电路,1. 反相比例运算,RF 反馈电阻；,R2 平衡电阻，且R2= R1RF,(1)电路,(2)反馈类型,电压并联负反馈,虚地,由虚断得,由虚短得,(3)输入输出关系,(1)(2)联立得,输出与输入反相，因此此电路又称为反相器。
8、,(4)电压放大倍数,2. 同相输入比例运算,(1)电路,RF 反馈电阻；,R2 平衡电阻，且R2= R1RF,(2)反馈类型,电压串联负反馈,(3)输入输出关系,由虚断得,(1)(2)联立得,电压跟随器,(4)电压放大倍数,9.3.2 加法运算电路,(1)电路,RF 反馈电阻；,R2 平衡电阻，且R2= R11R12/RF,由虚短得,(1)(2)联立得,(2)输入输出关系,由虚断得,反相加法运算,反相加法运算,【解】,可得,9.3.3 减法运算电路,(1)电路,RF 反馈电阻；,(2)输入输出关系,由虚断得,9.3.4 积分运算电路,(1)电路,CF 反馈电容；,R2 平衡电阻，且R2= R
9、1,(2)输入输出关系,由虚断得,当输入信号为阶跃电压时，,9.3.5 微分运算电路,(1)电路,R1 反馈电阻；,Rb平衡电阻，且Rb= R1,(2)输入输出关系,由虚断得,应用：设输入,，则输出,(1) “虚断”,理想运放非线性工作的分析依据,+,i-,ui,rid,uo,+,当u+u-时, uo= +UoM 当u+u-时, uo= -UoM,i+=i- 0,i+,(2),9.4 集成运算放大器在信号处理方面的应用,（开环工作或仅引入正反馈）,u+,u-,9.4.1 电压比较器,电压比较器：比较输入信号电压ui和参考电压 UR的电路。,分类：单限比较器，滞回比较器，窗口比较器,单限比较器,
10、1.过零比较器,R1,R2,uo,ui,UOM,-UOM,ui,uo,-UOM,UOM,(1) 反相输入过零比较器,(2) 同相输入过零比较器,0,u+,u-,电压传输特性,电压传输特性,R1,R2,例题：反相输入过零比较器的应用,UOM,-UOM,t,t,UOM,-UOM,0,0,0,ui,uo,uo,ui,ui,uo,电压传输特性,电路举例：同相输入过零限幅比较器,R1,R2,R3,-UZ,UZ,0,ui,uo,ui,uo,UZ,VS,过零限幅比较器,u+,u-,uo,电压传输特性,-UZ,UZ,2. 一般单限比较器 电路举例：同相输入电压比较器,R1,R2,R3,UR,UR,0,ui,uo,uo,ui,UZ,设 UR0,VS,u-,u+,uo,电压传输特性,
