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1、第一节第一节 集成运放的组成与性能集成运放的组成与性能第二节第二节 根本运算放大器根本运算放大器第三节第三节 集成运放在信号丈量及处置方面的运用集成运放在信号丈量及处置方面的运用第四章第四章 集成运算放大器集成运算放大器第四章第四章第四章第四章集成运算放大器集成运算放大器集成运算放大器集成运算放大器第一节集成运放的组成第一节集成运放的组成与性能与性能第二节根本运算放大器第二节根本运算放大器 第三节集成运放在信号第三节集成运放在信号丈量及处置方面的运用丈量及处置方面的运用第一节集成运放的组成第一节集成运放的组成与性能与性能第二节根本运算放大器第二节根本运算放大器 第三节集成运放在信号第三节集成运
2、放在信号丈量及处置方面的运用丈量及处置方面的运用第一节第一节 集成运放的组成与性能集成运放的组成与性能 一、集成运放的电路组成一、集成运放的电路组成二、集成运放的主要性能目的二、集成运放的主要性能目的 三、集成运放的理想模型三、集成运放的理想模型第四章第四章第四章第四章集成运算放大器集成运算放大器集成运算放大器集成运算放大器第一节集成运放的组成第一节集成运放的组成与性能与性能第二节根本运算放大器第二节根本运算放大器 第三节集成运放在信号第三节集成运放在信号丈量及处置方面的运用丈量及处置方面的运用一、集成运放的电路组成一、集成运放的电路组成 集成运算放大器是一种高增益的多级直接耦合集成运算放大器
3、是一种高增益的多级直接耦合放大电路，是开展最早、运用最广泛的一种模拟集放大电路，是开展最早、运用最广泛的一种模拟集成电路。成电路。第四章第四章第四章第四章集成运算放大器集成运算放大器集成运算放大器集成运算放大器第一节集成运放的组成第一节集成运放的组成与性能与性能第二节根本运算放大器第二节根本运算放大器 第三节集成运放在信号第三节集成运放在信号丈量及处置方面的运用丈量及处置方面的运用输入级：采用差分放大电路，输入电阻高，能输入级：采用差分放大电路，输入电阻高，能抑制零点漂移和干扰信号。抑制零点漂移和干扰信号。中间级：常采用共发射极放大电路，要求电压中间级：常采用共发射极放大电路，要求电压放大倍数
4、高。放大倍数高。输出级：普通由互补对称电路或射极输出器构输出级：普通由互补对称电路或射极输出器构成，要求输出电阻低，带负载才干强。成，要求输出电阻低，带负载才干强。第四章第四章第四章第四章集成运算放大器集成运算放大器集成运算放大器集成运算放大器第一节集成运放的组成第一节集成运放的组成与性能与性能第二节根本运算放大器第二节根本运算放大器 第三节集成运放在信号第三节集成运放在信号丈量及处置方面的运用丈量及处置方面的运用二、集成运放的主要性能目的二、集成运放的主要性能目的1. 输入失调电压输入失调电压 UIO输入失调电流输入失调电流 IIO3. 开环电压增益开环电压增益 Aud差模输入电阻差模输入电
5、阻rid和共模输入电阻和共模输入电阻ric开环输出电阻开环输出电阻ro共模抑制比共模抑制比KCMRR第四章第四章第四章第四章集成运算放大器集成运算放大器集成运算放大器集成运算放大器第一节集成运放的组成第一节集成运放的组成与性能与性能第二节根本运算放大器第二节根本运算放大器 第三节集成运放在信号第三节集成运放在信号丈量及处置方面的运用丈量及处置方面的运用 三、集成运放的理想模型三、集成运放的理想模型Aud ， rid ， ric ， ro 0 ， KCMRR 电压传输特性电压传输特性 线性区：线性区：uO = Aud(u+ u)饱和区：饱和区：u+ u 时，时， uO = +Uo(sat) u+
6、 u 时，时， uO = + Uo(sat) u+ u 时，时， uO = Uo(sat) 不存在不存在 “虚短景象虚短景象 电压传输特性电压传输特性电压传输特性电压传输特性 i+= i 0 ，仍存在，仍存在“虚断景象虚断景象第四章第四章第四章第四章集成运算放大器集成运算放大器集成运算放大器集成运算放大器第一节集成运放的组成第一节集成运放的组成与性能与性能第二节根本运算放大器第二节根本运算放大器 第三节集成运放在信号第三节集成运放在信号丈量及处置方面的运用丈量及处置方面的运用运放处于开环形状运放处于开环形状1. 根本电压比较器根本电压比较器门限电压：输出跃变所对应的输入电压。门限电压：输出跃变
7、所对应的输入电压。 uIUR uIUR uI UR 时，时，时，时， uO = UoM uO = UoM uI =UR 时，输出电压时，输出电压 uO 发生跃变。发生跃变。参考电压参考电压输入电压输入电压第四章第四章第四章第四章集成运算放大器集成运算放大器集成运算放大器集成运算放大器第一节集成运放的组成第一节集成运放的组成与性能与性能第二节根本运算放大器第二节根本运算放大器 第三节集成运放在信号第三节集成运放在信号丈量及处置方面的运用丈量及处置方面的运用输入信号接在反相端输入信号接在反相端输入信号接在同相端输入信号接在同相端uItOUROuOt +UoM UoMOt +UoM UoMuO第四章
8、第四章第四章第四章集成运算放大器集成运算放大器集成运算放大器集成运算放大器第一节集成运放的组成第一节集成运放的组成与性能与性能第二节根本运算放大器第二节根本运算放大器 第三节集成运放在信号第三节集成运放在信号丈量及处置方面的运用丈量及处置方面的运用2. 过零电压比较器过零电压比较器+UoMUoMtuiO OtuOO OUR=0 当参考电压当参考电压UR=0时，输入电压与零电平比较，时，输入电压与零电平比较，称为过零比较器。称为过零比较器。 第四章第四章第四章第四章集成运算放大器集成运算放大器集成运算放大器集成运算放大器第一节集成运放的组成第一节集成运放的组成与性能与性能第二节根本运算放大器第二
9、节根本运算放大器 第三节集成运放在信号第三节集成运放在信号丈量及处置方面的运用丈量及处置方面的运用三、采样坚持电路三、采样坚持电路 在数据采集处置系统中经常要将模拟量转在数据采集处置系统中经常要将模拟量转换成数字量。在模拟换成数字量。在模拟- -数字转换之前，要对模拟数字转换之前，要对模拟信号进展定期的瞬时采样，并在两次采样之间信号进展定期的瞬时采样，并在两次采样之间坚持前一次的采样值，实现这种功能的电路称坚持前一次的采样值，实现这种功能的电路称为采样坚持电路为采样坚持电路(sample and hold circuit)(sample and hold circuit)。 第四章第四章第四章
10、第四章集成运算放大器集成运算放大器集成运算放大器集成运算放大器第一节集成运放的组成第一节集成运放的组成与性能与性能第二节根本运算放大器第二节根本运算放大器 第三节集成运放在信号第三节集成运放在信号丈量及处置方面的运用丈量及处置方面的运用电路构造电路构造用于数据采集、模数转换、数字电路、计算机控制等。用于数据采集、模数转换、数字电路、计算机控制等。用于数据采集、模数转换、数字电路、计算机控制等。用于数据采集、模数转换、数字电路、计算机控制等。电压跟随器电压跟随器采样存储采样存储电容电容控制信号控制信号模拟开关模拟开关模拟输入信号模拟输入信号第四章第四章第四章第四章集成运算放大器集成运算放大器集成
11、运算放大器集成运算放大器第一节集成运放的组成第一节集成运放的组成与性能与性能第二节根本运算放大器第二节根本运算放大器 第三节集成运放在信号第三节集成运放在信号丈量及处置方面的运用丈量及处置方面的运用任务原理任务原理 采样形状：采样形状： uG为高电平，为高电平， 场效应管导通，场效应管导通，uI对对存储电容存储电容C充电，充电， uO= uC = uI 。 坚持形状：坚持形状： uG为低电平，场效应管截止，输出为低电平，场效应管截止，输出电压坚持前面采样的值不变。电压坚持前面采样的值不变。 采样速度愈高，输出愈接近模拟信号的变化情况。采样速度愈高，输出愈接近模拟信号的变化情况。 采样脉冲采样脉
12、冲 输出电压输出电压 输入电压输入电压第四章第四章第四章第四章集成运算放大器集成运算放大器集成运算放大器集成运算放大器第一节集成运放的组成第一节集成运放的组成与性能与性能第二节根本运算放大器第二节根本运算放大器 第三节集成运放在信号第三节集成运放在信号丈量及处置方面的运用丈量及处置方面的运用四、有源滤波器四、有源滤波器无源滤波器：由电阻、电容和电感等无源元件组成的无源滤波器：由电阻、电容和电感等无源元件组成的 滤波器。滤波器。有源滤波器：含有运算放大器等有源器件的滤波器。有源滤波器：含有运算放大器等有源器件的滤波器。 体积小、滤波性能好、可放大信号。体积小、滤波性能好、可放大信号。 按滤波频率
13、范围按滤波频率范围的不同，滤波器可分的不同，滤波器可分为低通、高通、带通为低通、高通、带通和带阻等。和带阻等。第四章第四章第四章第四章集成运算放大器集成运算放大器集成运算放大器集成运算放大器第一节集成运放的组成第一节集成运放的组成与性能与性能第二节根本运算放大器第二节根本运算放大器 第三节集成运放在信号第三节集成运放在信号丈量及处置方面的运用丈量及处置方面的运用1. 有源低通滤波器有源低通滤波器设输入为正弦波信号，那么设输入为正弦波信号，那么有有故故由同相比例运算放大器可得由同相比例运算放大器可得式中式中称为上截止角频率称为上截止角频率第四章第四章第四章第四章集成运算放大器集成运算放大器集成运
14、算放大器集成运算放大器第一节集成运放的组成第一节集成运放的组成与性能与性能第二节根本运算放大器第二节根本运算放大器 第三节集成运放在信号第三节集成运放在信号丈量及处置方面的运用丈量及处置方面的运用电压增益的模为电压增益的模为 电路使频率小于电路使频率小于 H 的信号经过的信号经过 ，抑制，抑制大于大于 H的信号，称为的信号，称为有源低通滤波器。有源低通滤波器。 第四章第四章第四章第四章集成运算放大器集成运算放大器集成运算放大器集成运算放大器第一节集成运放的组成第一节集成运放的组成与性能与性能第二节根本运算放大器第二节根本运算放大器 第三节集成运放在信号第三节集成运放在信号丈量及处置方面的运用丈
15、量及处置方面的运用 只经过一对只经过一对RC滤波，滤波，称为一阶滤波器；为了称为一阶滤波器；为了改善滤波效果，使改善滤波效果，使 H的信号衰减得更快些，的信号衰减得更快些，可由两对可由两对RC构成二阶有构成二阶有源低通滤波器。源低通滤波器。当当 H时，信号遭到两方面抑制：时，信号遭到两方面抑制： 电容电容C2阻抗减小，高频信号被旁路；阻抗减小，高频信号被旁路； 电容电容C1阻抗减小，高频信号负反响加强。阻抗减小，高频信号负反响加强。第四章第四章第四章第四章集成运算放大器集成运算放大器集成运算放大器集成运算放大器第一节集成运放的组成第一节集成运放的组成与性能与性能第二节根本运算放大器第二节根本运
16、算放大器 第三节集成运放在信号第三节集成运放在信号丈量及处置方面的运用丈量及处置方面的运用2. 有源高通滤波器有源高通滤波器设输入为正弦波信号，那么设输入为正弦波信号，那么有有故故式中式中称为下截止角频率称为下截止角频率由同相比例运算放大器可得由同相比例运算放大器可得第四章第四章第四章第四章集成运算放大器集成运算放大器集成运算放大器集成运算放大器第一节集成运放的组成第一节集成运放的组成与性能与性能第二节根本运算放大器第二节根本运算放大器 第三节集成运放在信号第三节集成运放在信号丈量及处置方面的运用丈量及处置方面的运用电压增益的模为电压增益的模为 电路使频率大于电路使频率大于 L L 的信号经过
17、的信号经过 ，抑制小，抑制小于于 L L的信号，称为有源的信号，称为有源高通滤波器。高通滤波器。 第四章第四章第四章第四章集成运算放大器集成运算放大器集成运算放大器集成运算放大器第一节集成运放的组成第一节集成运放的组成与性能与性能第二节根本运算放大器第二节根本运算放大器 第三节集成运放在信号第三节集成运放在信号丈量及处置方面的运用丈量及处置方面的运用 为了改善滤波效果，为了改善滤波效果，使使 o，信号，信号经高通高通滤波通道波通道传输到同到同相相输入端；入端； 当当输入信号入信号 o，信号，信号经低通低通滤波通道波通道传输到同到同相相输入端；入端； 当当输入信号入信号 = o，信号，信号经两个
18、两个滤波通道波通道传输到同到同相相输入端的信号相位相反，相互抵消。入端的信号相位相反，相互抵消。低通滤波低通滤波高通滤波高通滤波第四章第四章第四章第四章集成运算放大器集成运算放大器集成运算放大器集成运算放大器第一节集成运放的组成第一节集成运放的组成与性能与性能第二节根本运算放大器第二节根本运算放大器 第三节集成运放在信号第三节集成运放在信号丈量及处置方面的运用丈量及处置方面的运用 反响反响电路直接从集成运放路直接从集成运放输出端引出的，是出端引出的，是电压反响；反响反响；反响电路从路从负载电阻的接近阻的接近“地端引出的，地端引出的，是是电流反响。流反响。集成运放电路中反响类型的判别集成运放电路
19、中反响类型的判别1. 电压、电流反响的判别电压、电流反响的判别2. 串联、并联反响的判别串联、并联反响的判别 反响信号和输入信号分别加在两个输入端上，是反响信号和输入信号分别加在两个输入端上，是串联反响；反响信号和输入信号加在同一个输入端串联反响；反响信号和输入信号加在同一个输入端上，是并联反响。上，是并联反响。第四章第四章第四章第四章集成运算放大器集成运算放大器集成运算放大器集成运算放大器第一节集成运放的组成第一节集成运放的组成与性能与性能第二节根本运算放大器第二节根本运算放大器 第三节集成运放在信号第三节集成运放在信号丈量及处置方面的运用丈量及处置方面的运用 对于并于并联反响，反响，净输入
20、入电流等于流等于输入入电流和反流和反响响电流之差流之差时是是负反响，反响，净输入入电流等于流等于输入入电流流和反响和反响电流之和流之和时是正反响。是正反响。3. 正、负反响的判别正、负反响的判别 对于串于串联反响，反响信号和反响，反响信号和输入信号的极性一入信号的极性一样时是是负反响，反响信号和反响，反响信号和输入信号的极性相反入信号的极性相反时是正反响；是正反响；第四章第四章第四章第四章集成运算放大器集成运算放大器集成运算放大器集成运算放大器第一节集成运放的组成第一节集成运放的组成与性能与性能第二节根本运算放大器第二节根本运算放大器 第三节集成运放在信号第三节集成运放在信号丈量及处置方面的运用丈量及处置方面的运用图图(a)为电压串联负反响为电压串联负反响图图(b)为电流并联负反为电流并联负反响响串联反响串联反响电流反响电流反响电压反响电压反响并联反响并联反响负反响负反响负反响负反响第四章第四章第四章第四章集成运算放大器集成运算放大器集成运算放大器集成运算放大器第一节集成运放的组成第一节集成运放的组成与性能与性能第二节根本运算放大器第二节根本运算放大器 第三节集成运放在信号第三节集成运放在信号丈量及处置方面的运用丈量及处置方面的运用
