《集成運(yùn)算放大器放大電路教案課件》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《集成運(yùn)算放大器放大電路教案課件（77頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),,,?#?,,集成運(yùn)算放大器放大電路,教學(xué)內(nèi)容,3.1,概述,3.2,電流源電路,3.3,差動(dòng)放大電路,3.4,集成運(yùn)算放大器,3.5,集成運(yùn)放的簡(jiǎn)單應(yīng)用電路,第1頁(yè)/共76頁(yè),,電路組成,集成運(yùn)算放大器是具有,高放大倍數(shù)、高輸入電阻、低輸出電阻,的多級(jí)直接耦合放大電路的集成化。,集成運(yùn)放內(nèi)部電路一般可分為四個(gè)組成部分，即,輸入級(jí)、中間級(jí)、輸出級(jí),及,偏置電路,。,3.1,概 述,第2頁(yè)/共76頁(yè),,電路組成,,輸入級(jí)：,常采用差動(dòng)放大電路，要求輸入電阻高、靜態(tài)電流小、具有一定的電壓放大能力以及抑制零點(diǎn)飄移的能
2、力。,,中間級(jí)：,一般采用有源負(fù)載的共射（共源）放大電路，要求能提供較大的電壓放大倍數(shù)。,,輸出級(jí)：,采用射極跟隨器或互補(bǔ)對(duì)稱電路，要求輸出電阻小，帶負(fù)載能力強(qiáng)。,,偏置電路：,常采用電流源電路，用于合理設(shè)置集成運(yùn)放各級(jí)放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)。,第3頁(yè)/共76頁(yè),,集成運(yùn)算放大器的電路結(jié)構(gòu)特點(diǎn),,一、,用有源元件,(,晶體管或場(chǎng)效應(yīng)管,),取代電阻,。,二、,用晶體管代替二極管,，為了簡(jiǎn)化集成電路的制作工藝。,三、,電路結(jié)構(gòu)與元件參數(shù)良好的對(duì)稱性,，因此受環(huán)境溫度和 干擾等影響后的變化也相同，所以集成運(yùn)放中大量采用各種差分放大電路,(,輸入級(jí),),和恒流源電路,(,作偏置電路或有
3、源負(fù)載,),。,四、,采用直接耦合方式，,因?yàn)楣杵喜荒苤谱鞔箅娙?，所以集成運(yùn)放均。,五、,集成運(yùn)放中常采用復(fù)合形式，,因?yàn)榧删w管和場(chǎng)效應(yīng)管制作工藝不同，性能上有較大差異，所以在集成運(yùn)放中常采用復(fù)合形式，以得到各方面性能俱佳的效果。,第4頁(yè)/共76頁(yè),單管電流源電路,1,、電路結(jié)構(gòu)形式,由一個(gè)晶體管和相應(yīng)的電阻組成的電流源電路。,2,、工作原理,如圖所示，合理選擇電路參數(shù)，使得電路滿足：,I,R1,>>,I,B,，電阻,R,2,上的電壓為,,,,,3.2,電流源電路,第5頁(yè)/共76頁(yè),,單管電流源電路,晶體管發(fā)射極電流為,,,,由于,I,C,=,I,E,，從晶體管集電極來(lái)看，該電路可以等效
4、為一個(gè)電流源。,,,,第6頁(yè)/共76頁(yè),,單管電流源電路的動(dòng)態(tài)電阻,求該電路動(dòng)態(tài)電阻，作出其微變等效電路,。,,,,第7頁(yè)/共76頁(yè),,單管電流源電路的動(dòng)態(tài)電阻,求該電路動(dòng)態(tài)電阻，作出其微變等效電路。,,,,,,,,電流源的動(dòng)態(tài)電阻是相當(dāng)大的。只要晶體管工作在放大狀態(tài)，該電路就是一個(gè)較為理想的恒流源電路。,,,,,第8頁(yè)/共76頁(yè),,鏡像電流源電路,1,、電路結(jié)構(gòu)形式,可分為基本鏡像電流源電路和改進(jìn)型鏡像電流源電路。,,,,第9頁(yè)/共76頁(yè),,鏡像電流源電路,2,、工作原理分析,,T,1,與,T,2,特性完全相同，且發(fā)射結(jié)電壓相等，因此基極電流和集電極電流完全相等。即有,,I,B1,=,I,B
5、2,=,I,B,I,C1,=,I,C2,,由于,T,1,的,U,BE,=,U,CE,，故處于臨界放大,狀態(tài)，,I,C1,=,β,I,B1,成立。由電路可得,,,只要,β,>>2,，則有,,,,第10頁(yè)/共76頁(yè),,鏡像電流源電路,3,、電路特點(diǎn),,優(yōu)點(diǎn),：是電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且具有一定的溫度補(bǔ)償作用；,缺點(diǎn),：不能實(shí)現(xiàn)輸出電流與基準(zhǔn)電流之間的比例調(diào)節(jié)。對(duì)于確定的電源電壓，當(dāng)要求輸出電流較小時(shí)，必須增大電阻,R,的數(shù)值，這在某些情況下實(shí)現(xiàn)起來(lái)并不方便。,,,,第11頁(yè)/共76頁(yè),,比例電流源電路,1,、電路結(jié)構(gòu)形式,,為了實(shí)現(xiàn)輸出電流與基準(zhǔn)電流之間的比例調(diào)節(jié)，在兩個(gè)晶體管的發(fā)射極加上電阻。,2,、工
6、作原理分析,,由右圖可得,U,BE1,+,I,E1,R,E1,=,U,BE2,+,I,E2,R,E2,,,因?yàn)?T,1,與,T,2,特性完全相同，在室溫下，若,I,E1,與,I,E2,相差在,10,倍以內(nèi)時(shí)，則有,,,,,,,,第12頁(yè)/共76頁(yè),,比例電流源電路,工作原理分析,如果采用硅管，可近似認(rèn)為,U,BE1,=,U,BE2,I,E1,R,E1,≈,I,E2,R,E2,當(dāng),β,>>1,時(shí)，有,,I,E1,≈,I,C1,≈,I,R,，,I,E2,≈,I,C2,則,,,,,,,,,第13頁(yè)/共76頁(yè),,微電流源電路,1,、電路結(jié)構(gòu)形式,在集成運(yùn)放電路中，往往要求提供微小電流的電流源，當(dāng)電源電
7、壓一定時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)利用阻值較小的電阻而獲得極小的輸出電流,I,C2,，可將比例電流源中的,R,E1,短路。,第14頁(yè)/共76頁(yè),,微電流源電路,2,、工作原理分析,右圖可見(jiàn)，,T,2,管的發(fā)射極電流為,,,,T,1,、,T,2,特性完全相同，則有,,,當(dāng),β,>>1,時(shí)，有,I,E1,≈,I,R,，,I,E2,≈,I,C2,,則,,基準(zhǔn)電流為,,,,,,3,、電路特點(diǎn),利用較小的電阻值，可獲得微安級(jí)的電流源。,第15頁(yè)/共76頁(yè),,改進(jìn)型電流源電路,一、加射極輸出器的電流源,1,、電路結(jié)構(gòu)特點(diǎn),在鏡像電流源,T,1,管的集電極與基極之間加一只從射極輸出的晶體管,T,3,。,利用,T,3,的電流
8、放大作用，減小了基極電流,I,B1,和,I,B2,對(duì)基準(zhǔn)電流,I,R,的分流作用。,,,第16頁(yè)/共76頁(yè),,改進(jìn)型電流源電路,2,、工作原理分析,由于三個(gè)晶體管特性完全相同，則有,β,1,=,β,2,=,β,3,=,β,，而由于,U,BE1,=,U,BE2,，,I,B1,=,I,B2,=,I,B,，,因此有,,,,整理后可得：,第17頁(yè)/共76頁(yè),,改進(jìn)型電流源電路,,,,,,即使,β,很小，也可以使輸出電流與基準(zhǔn)電流保持很好的鏡像關(guān)系。,在實(shí)際電路中，有時(shí)在,T,1,和,T,2,管的基極與地之間加電阻,R,E3,，用來(lái)增大,T,3,管的工作電流，此時(shí),T,3,管發(fā)射極電流為,,,,第18頁(yè)
9、/共76頁(yè),,改進(jìn)型電流源電路,二、威爾遜電流源電路,由于三個(gè)晶體管特性完全相同，則有,β,1,=,β,2,=,β,3,=,β,，由圖可得,,,I,C1,=,I,C2,I,E3,=,I,C3,+,I,B3,,,求解可得,,,,,第19頁(yè)/共76頁(yè),,多路電流源電路,基于鏡像電流源的多路電流源電路之一。根據(jù)電路可得,,,,,則有,第20頁(yè)/共76頁(yè),,多路電流源電路,基于微電流源的多路電流源電路,,I,R,R,E1,≈,I,C2,R,E2,≈,I,C3,R,E3,,,因此，當(dāng)基準(zhǔn)電流確定以后，只要選擇合適的各發(fā)射極電阻，即可得到所需要的輸出電流。,第21頁(yè)/共76頁(yè),,多路電流源電路,多集電極管
10、的多路電流源電路,,T,通常為橫向,PNP,型管，當(dāng),I,B,一定時(shí)，各集電極電流之比等于它們的集電區(qū)面積之比。設(shè)各集電區(qū)的面積分別為,S,1,、,S,2,、,S,3,。則有：,,,,使用中通過(guò),R,值調(diào)節(jié),I,B,值。分析電路可得：,,,,,第22頁(yè)/共76頁(yè),,電流源電路,與晶體管電流源類似，場(chǎng)效應(yīng)管也可組成各種電流源電路，用于場(chǎng)效應(yīng)管集成放大電路中的偏置電路。,電流源電路是集成運(yùn)放的重要組成部分之一，其主要用途是提供必要的偏置電流。,分析電流源電路的依據(jù)是,PN,結(jié)的電流方程和基爾霍夫電流定律，分析思路是參照電路的連接關(guān)系，先確定基準(zhǔn)電流的表達(dá)式，進(jìn)而求出輸出電流與基準(zhǔn)電流的關(guān)系。,,,
11、,第23頁(yè)/共76頁(yè),,差動(dòng)放大器,零點(diǎn)飄移：當(dāng)外界環(huán)境因素（特別是溫度）改變引起前級(jí)的靜態(tài)工作點(diǎn)變化時(shí)，這種變化將被逐級(jí)放大，從而造成輸出端電壓的變化。,溫度變化是引起零點(diǎn)飄移的主要因素。,采用具有對(duì)稱性的差動(dòng)放大電路時(shí)抑制零點(diǎn)飄移的有效方法之一。,8.3,差動(dòng)放大電路,第24頁(yè)/共76頁(yè),,基本差動(dòng)放大電路,1,、電路組成,特點(diǎn)是電路結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性；,左右兩邊各為一個(gè)直接耦合的共射基本放大電路。,第25頁(yè)/共76頁(yè),,基本差動(dòng)放大電路,2,、抑制零點(diǎn)飄移的工作原理,當(dāng)輸入信號(hào)為零時(shí)，電路可以重畫如右圖所示。,若環(huán)境溫度變化，由于電路的對(duì)稱性，溫度變化使得,I,B1,(,I,C1,),、,I,
12、B2,(,I,C2,),產(chǎn)生相同的增量，此時(shí)，兩管集電極電壓增量也相同。由,U,o,=,U,C1,-,U,C2,可見(jiàn)，無(wú)論環(huán)境溫度如何變化，輸出電壓保持零值不變。,第26頁(yè)/共76頁(yè),,基本差動(dòng)放大電路,抑制零點(diǎn)飄移的工作原理,在正常輸入信號(hào)下，,u,i,對(duì)于,T,1,、,T,2,的基極電流影響相反。例如，若,u,i,增大，則引起,I,B1,、,I,C1,增大，,u,C1,減??；引起,I,B2,、,I,C2,減小，,u,C2,增加；,u,C1,≠,u,C2,，,u,o,=,u,C1,-,u,C2,。,第27頁(yè)/共76頁(yè),,基本差動(dòng)放大電路,3,、主要性能指標(biāo),,,兩管集電極電位呈等量同向變化，
13、所以輸出電壓為零，即,對(duì)共模信號(hào)沒(méi)有放大能力,。,(1),共模信號(hào),:,u,i1,=,u,i2,大小相等、極性相同,,差動(dòng)電路抑制共模信號(hào)能力的大小，反映了它對(duì)零點(diǎn)漂移的抑制水平。,第28頁(yè)/共76頁(yè),兩管集電極電位一減一增，呈等量異向變化，,(2),差模信號(hào),:,,u,i1,= –,u,i2,,大小相等、極性相反,u,o,= (,V,C1,－,?,V,C1,,),－,(,V,C2,+,?,,V,C,１,) =,－,2,?,V,C1,即,對(duì)差模信號(hào)有放大能力,。,,基本差動(dòng)放大電路,主要性能指標(biāo),,第29頁(yè)/共76頁(yè),(3),比較輸入,,,u,i1,、,u,i2,大小和極性是任意的。,例,1,
14、:,,u,i1,= 10 mV,,u,i2,= 6 mV,u,i2,= 8 mV,－,2 mV,例,2,:,,u,i1,=20 mV,,u,i2,= 16 mV,可分解成,:,,u,i1,= 18 mV + 2 mV,u,i2,= 18 mV,－,2 mV,,,,,可分解成,:,,u,i1,= 8 mV + 2 mV,共模信號(hào),差模信號(hào),,放大器只,放大兩個(gè),輸入信號(hào),的差值信,號(hào),—,差動(dòng),放大電路。,這種輸入常作為比較放大來(lái)應(yīng)用，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中是常見(jiàn)的。,,第30頁(yè)/共76頁(yè),,基本差動(dòng)放大電路,,(4),差模放大倍數(shù),,,(5),共模放大倍數(shù),,,(6),共模抑制比,,,,主要
15、性能指標(biāo),第31頁(yè)/共76頁(yè),,長(zhǎng)尾式差動(dòng)放大電路,1,、靜態(tài)分析,當(dāng),u,i1,=,u,i2,=0,時(shí)，由圖可得,,,,考慮到電路的對(duì)稱性，有,,,,可以解出,,,,,,,第32頁(yè)/共76頁(yè),靜態(tài)分析,晶體管輸入回路方程：,忽略前兩項(xiàng)，則,,R,C,,+,U,CC,,,,,,,,,R,B,T,1,R,E,,,-U,EE,,I,B,2,I,E,,I,C,,,,,,,,,,I,E,+U,CE,+,－,U,BE,+,－,單管直流通路,發(fā)射極電位,,V,E,,?,0,第33頁(yè)/共76頁(yè),,長(zhǎng)尾式差動(dòng)放大電路,2,、動(dòng)態(tài)分析,1,）差模電壓放大倍數(shù),考慮到電路的對(duì)稱性，,r,be1,=,r,be2,，
16、,令,:,,則有,,,第34頁(yè)/共76頁(yè),,長(zhǎng)尾式差動(dòng)放大電路,動(dòng)態(tài)分析,1,）差模電壓放大倍數(shù),,,,,,,第35頁(yè)/共76頁(yè),,長(zhǎng)尾式差動(dòng)放大電路,2,、共模電壓放大倍數(shù),差動(dòng)放大電路，在輸入共模電壓時(shí)，,u,i1,=,u,i2,=,u,ic,，可作出共模等效電路。由下圖可得,,,由于,,所以，在理想對(duì)稱條件下,u,oc,=0,即,,,第36頁(yè)/共76頁(yè),,長(zhǎng)尾式差動(dòng)放大電路,3,、共模抑制比,在理想對(duì)稱條件下，由于,A,uc,=0,，所以 為無(wú)窮大。,4,、差模輸入電阻,由下圖可得,,,,,,第37頁(yè)/共76頁(yè),,長(zhǎng)尾式差動(dòng)放大電路,5,、輸出
17、電阻,按照輸出電阻的定義，做出其等效電路，則有,R,o,=2,R,C,,,,,,,第38頁(yè)/共76頁(yè),,差動(dòng)放大電路的進(jìn)一步改進(jìn)形式,1,、具有恒流源的差動(dòng)放大電路,,采用恒流源代替長(zhǎng)尾式差動(dòng)放大電路中的電阻,R,E,。,,,,,,,,若,U,R2,>>,U,BE3,，則可以認(rèn)為,I,C3,為一恒定電流,。,,,第39頁(yè)/共76頁(yè),,差動(dòng)放大電路的進(jìn)一步改進(jìn)形式,2,、具有調(diào)零功能的差動(dòng)放大電路,發(fā)射極調(diào)零電路。,集電極調(diào)零電路。,注意：,差動(dòng)放大電路的調(diào)零不可,能跟蹤溫度的變化，因而不,能消除溫漂，只能克服失調(diào)。,,,第40頁(yè)/共76頁(yè),,差動(dòng)放大電路的傳輸特性,第41頁(yè)/共76頁(yè),電壓傳輸
18、特性,線性區(qū)：,斜率為電路的差模電壓放大倍數(shù),A,ud,。,,當(dāng)輸入電壓幅值較大時(shí)，輸出電壓就會(huì)產(chǎn)生失真。,,,若再加大,u,id,，則,u,od,將趨于不變，其數(shù)值的大小取決于電源電壓,U,CC,。,第42頁(yè)/共76頁(yè),,差動(dòng)放大電路的傳輸特性,實(shí)驗(yàn)及分析均表明，在靜態(tài)工作點(diǎn)附近，,當(dāng),|,u,id,|<,U,T,時(shí)，,u,od,與,u,id,的關(guān)系是線性的,，其斜率是差模放大倍數(shù)，這是差動(dòng)放大電路的線性工作區(qū)。,當(dāng),|,u,id,|>4,U,T,時(shí)，傳輸特性出現(xiàn)明顯的彎曲,，而后趨于水平。這說(shuō)明差動(dòng)放大電路在大信號(hào)輸入時(shí)，具有良好的限幅特性。,第43頁(yè)/共76頁(yè),差分放大電路的四種接法,,
19、在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，信號(hào)源需要有“接地”點(diǎn)，以避免干擾；或負(fù)載需要有“接地”點(diǎn)，以安全工作。,,根據(jù)信號(hào)源和負(fù)載的接地情況，差分放大電路有四種接法：,差動(dòng)放大電路舉例,1,、雙端輸入、雙端輸出電路；,2,、雙端輸入、單端輸出電路；,3,、單端輸入、雙端輸出電路；,4,、單端輸入、單端輸出電路。,,第44頁(yè)/共76頁(yè),差分放大電路的四種接法,,1. 雙端輸入雙端輸出,：,第45頁(yè)/共76頁(yè),2,. 雙端輸入單端輸出,：,Q,點(diǎn)分析,,,由于輸入回路沒(méi)有變化，所以,I,EQ,、,I,BQ,、,I,CQ,與雙端輸出時(shí)一樣。但是,U,CEQ1,≠,U,CEQ2,。,第46頁(yè)/共76頁(yè),雙端輸入單端輸出:
20、動(dòng)態(tài)分析,,第47頁(yè)/共76頁(yè),3,. 單端輸入雙端輸出,共模輸入電壓,,差模輸入電壓,,輸入差模信號(hào)的同時(shí)總是伴隨著共模信號(hào)輸入：,第48頁(yè)/共76頁(yè),單端輸入雙端輸出,,差模輸出,,共模輸出,1),靜態(tài)工作點(diǎn),2),動(dòng)態(tài)參數(shù),與雙端輸入雙端輸出電路完全相同,第49頁(yè)/共76頁(yè),4,. 單端輸入單端輸出,,,,,1),靜態(tài)工作點(diǎn),2),動(dòng)態(tài)參數(shù),與雙端輸入單端輸出電路完全相同,第50頁(yè)/共76頁(yè),4. 四種接法的比較：電路參數(shù)理想對(duì)稱條件下,輸入方式：,R,i,均為,2(,R,b,+,r,be,),；雙端輸入時(shí)無(wú)共模信號(hào)輸入，單端輸入時(shí)有共模信號(hào)輸入。,輸出方式：,Q,點(diǎn)、,A,d,、
21、,A,c,、,K,CMR,、,R,o,均與之有關(guān)。,第51頁(yè)/共76頁(yè),差分放大電路四種接法的性能比較,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,接法,性能,雙端輸入雙端輸出,雙端輸入單端輸出,單端輸入雙端輸出,單端輸入單端輸出,A,d,K,CMR,很高,很高,較高,較高,R,id,R,o,第52頁(yè)/共76頁(yè),,例,一雙端輸入單端輸出放大電路如圖所示，,T,1,與,T,2,特性完全相同，,試求：（,1,）電路的靜態(tài)工作電流,I,CQ1,、,I,CQ2,及電壓,U,CEQ1,、,U,CEQ2,,；,（,2,）,差模電壓放大倍數(shù)、差模輸入電阻、輸出電阻、共模電壓放大倍數(shù)、 共模抑制
22、比；,,第53頁(yè)/共76頁(yè),解：（,1,）作直流通道，分析靜態(tài)工作點(diǎn)。,,,,,,,,第54頁(yè)/共76頁(yè),（,2,）動(dòng)態(tài)參數(shù)分析,,由于輸入回路對(duì)稱，在差模信號(hào)作用下，發(fā)射極交流接地。,,,,,,,,,,第55頁(yè)/共76頁(yè),,,共模信號(hào)作用時(shí)，恒流源的等效電阻為,R,’,E,則共模輸出電壓為,共模放大倍數(shù),,,,共模抑制比,,,,,,,,,,,第56頁(yè)/共76頁(yè),,通用型集成運(yùn)放,F007,3.4,集成運(yùn)算放大器,第57頁(yè)/共76頁(yè),,偏置電路,流過(guò),R,5,中的電流為,基準(zhǔn)電流，則有,,,,T,10,與,T,11,構(gòu)成微電源，,,,,,,,第58頁(yè)/共76頁(yè),,偏置電路,T,12,與,T,1
23、3,構(gòu)成基本鏡像電路,,,,T,8,與,T,9,構(gòu)成基本鏡像電路，因?yàn)?,,所以,,,,,,,,,第59頁(yè)/共76頁(yè),,中間級(jí),中間級(jí)是以,T,16,與,T,17,成的復(fù)合管為放大管，所形成的的共射放大電路，具有很強(qiáng)的放大能力。,,,,,,,,,第60頁(yè)/共76頁(yè),,輸出級(jí),輸出級(jí)是準(zhǔn)互補(bǔ)電路，,T,18,和,T,19,復(fù)合而成的,PNP,型管與,NPN,型管,T,14,構(gòu)成互補(bǔ)形式，為了彌補(bǔ)它們的非對(duì)稱性。,在發(fā)射極加了兩個(gè)阻值不同的電阻,R,8,和,R,9,。,,R,6,和,R,7,和,T,15,構(gòu)成,U,BE,倍增電路，為輸出級(jí)設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，以消除交越失真。,,,,,,,,,,,
24、,第61頁(yè)/共76頁(yè),,輸出級(jí),D,1,和,D,2,、,R,8,和,R,9,,共同構(gòu)成過(guò)流保護(hù)電路。,T,14,導(dǎo)通時(shí),R,7,上的電壓與二極管,D,1,上的電壓之和等于,T,14,管,b-e,間電壓與,R,9,上電壓之和，即,u,R7,+,u,D1,=,u,BE14,+,i,o,R,9,,當(dāng),i,o,未超過(guò)額定值時(shí)，,u,D1,<,U,on,，,D,1,截至；而當(dāng),i,o,過(guò)大時(shí)，,R,9,上電壓過(guò)大使,D,1,導(dǎo)通，為,T,14,的基極分流，從而限制了,T,14,的發(fā)射極電流，保護(hù)了,T,14,管。,同理，,D,2,對(duì),T,18,、,T,19,管也具有保護(hù)功能。,,,,,,,,,第62頁(yè)/
25、共76頁(yè),,主要技術(shù)指標(biāo),1,、輸人失調(diào)電壓,U,IO,及輸入失調(diào)電流,I,IO,,輸入失調(diào)主要反映運(yùn)放輸入極差動(dòng)電路的對(duì)稱性。,,2,、失調(diào)的溫漂,在規(guī)定的工作溫度范圍內(nèi)，,U,IO,、,I,IO,隨溫度的平均變化率,稱之為失調(diào)電壓、電流溫漂，分別用 表示。,,,,,,,3,、輸入偏置電流,I,IB,,4,、開環(huán)差模電壓放大倍數(shù),,5,、共模抑制比,,,第63頁(yè)/共76頁(yè),,主要技術(shù)指標(biāo),6,、差模輸入電阻、輸出電阻,7,、帶寬,運(yùn)放開環(huán)電壓放大倍數(shù)下降到直流電壓放大倍數(shù)的,0.707,倍時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻帶寬度，稱之為運(yùn)放的,-3dB,帶寬，用,BW,表示。,
26、,8,、輸入電壓范圍,兩個(gè)輸入端之間能承受的最大電壓差，稱之為最大差模輸入電壓，用,U,Idmax,表示。,9,、轉(zhuǎn)換速率,轉(zhuǎn)換速率是指運(yùn)放在額定輸出電壓下，輸出電壓的最大變化率，即定義：,,,,,,第64頁(yè)/共76頁(yè),低頻等效電路,在低頻小信號(hào)下應(yīng)用時(shí)，若僅分析對(duì)輸入差模電壓的放大作用，可以等效電路來(lái)描述集成運(yùn)放。,第65頁(yè)/共76頁(yè),,其它類型的集成運(yùn)放,類型,主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn),應(yīng)用范圍,高輸入電阻型,它們的輸人級(jí)多采用超,β,管或場(chǎng)效應(yīng)管,適用于測(cè)量放大電路、信號(hào)發(fā)生電路或取樣一保持電路。,高精度型,,高精度型運(yùn)放具有低失調(diào)、低溫漂、低噪聲、高增益等特點(diǎn)，它的失調(diào)電壓和失調(diào)電流比通用型運(yùn)放小
27、兩個(gè)數(shù)量級(jí)，而開環(huán)差模增益和共模抑制比均大于,10dB,。,適用于對(duì)微弱信號(hào)的精密測(cè)量和運(yùn)算，常用于高精度的儀器設(shè)備中。,高速寬帶型,它的種類很多，增益帶寬多在,10MHz,左右，有的高達(dá)千兆；轉(zhuǎn)換速率大多在幾十伏,/,微秒至幾百伏,/,微秒，有的高達(dá)幾千伏,/,微秒。,適用于模一數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)一模轉(zhuǎn)換器、鎖相環(huán)電路和視頻放大電路。,低功耗型,采用外接偏置電阻；用有源負(fù)載代替高阻值的電阻等。,遙測(cè)、生物醫(yī)學(xué)、空間技術(shù)等。,第66頁(yè)/共76頁(yè),,理想運(yùn)放的條件與符號(hào),理想化的條件：,開環(huán)差模電壓放大倍數(shù),A,ud,→∞,；,差模輸入電阻,r,id,→∞,；,開環(huán)輸出電阻,R,o,→0,；,共模抑制
28、比,K,CMR,→∞,；,,,3.5,集成運(yùn)放的簡(jiǎn)單應(yīng)用電路,第67頁(yè)/共76頁(yè),,理想運(yùn)放的條件與符號(hào),虛短,當(dāng)集成運(yùn)放工作在線性區(qū)，輸出電壓,為有限值，則差模輸入電壓,,,,虛斷,由于差模輸入電阻趨于無(wú)窮大，因而流進(jìn)集成運(yùn)放輸入端的電流也就趨于零，即,,,第68頁(yè)/共76頁(yè),,同相比例器,信號(hào)由同相端輸入，要求兩邊的輸入回路參數(shù)對(duì)稱以減小誤差，所以,R,=,R,1,//,R,f,。,,1,、據(jù)“虛斷”，有,,,,,,,2,、據(jù)“虛短”，有,,由此得出,第69頁(yè)/共76頁(yè),,同相比例器,電路的電壓放大倍數(shù),,,,電壓跟隨器,如果令,R,f,→0,，,R,1,→∞,，則構(gòu)成了電壓跟隨器。此時(shí)電
29、壓放大倍數(shù),,,,,,,第70頁(yè)/共76頁(yè),,反相比例器,1,、據(jù)“虛斷”，有,,,,,,2,、據(jù)“虛短”，有,電壓放大倍數(shù),第71頁(yè)/共76頁(yè),,兩級(jí)放大電路,R,1,、,R,2,、,R,3,和,A,1,組成同相比例器；,R,4,、,R,5,、,R,6,和,A,2,組成同相比例器。,則可得,,,,,第72頁(yè)/共76頁(yè),【,解,】,u,o1,=,－,u,i,R,f,R,1,,u,o2,=,－,u,o1,2,R,R,,2,R,f,R,1,,=,u,i,u,o2,=,u,o2,－,u,o1,例,1,： 圖 所示為兩級(jí)比例運(yùn)算放大電路，求,u,o,與,u,i,,的關(guān)系。,2,R,f,R,1,,R,f
30、,R,1,,=,u,i,+,,u,i,3,R,f,R,1,,=,u,i,上一題,下一題,返 回練習(xí)題集,,,,∞,－,+,+,,,,,△,,,,,2,R,,,u,i,u,o2,,∞,－,+,+,,,△,,,,,,,,,R,f,R,1,R,,,,,u,o1,,+,u,o,－,R,2,R,2,3,,圖,1,補(bǔ)充例題,,第73頁(yè)/共76頁(yè),【,解,】,前級(jí)電路為電壓,跟隨器，故,,u,o1,=,u,i1,,后級(jí)電路利用疊加原理,分析。在,u,o1,=,u,i1,單獨(dú)作用時(shí)為,反相比例運(yùn)算電路，故,u,o,’,,=,－,u,i1,R,f,R,1,,在,,u,i2,單獨(dú)作用時(shí)為同相比例運(yùn)算電路，故,（
31、 ）,u,o,’’,,= 1+,u,i2,R,f,R,1,,由此求得：,R,f,R,1,,（ ）,u,o,=,u,o,’ + u,o,’’,,= 1+,u,i2,－,u,i1,R,f,R,1,,= 5,u,i2,－,4,u,i1,例,2,：所示電路，已知,R,f,= 4,R,1,，求,u,o,與,u,i1,和,u,i2,的關(guān)系式 。,上一題,下一題,返 回練習(xí)題集,,,∞,－,+,+,,,,,△,,,,R,f,u,i1,u,o,,∞,－,+,+,,,△,,,,,,,,R,1,,,,R,2,圖,2,u,i2,,第74頁(yè)/共76頁(yè),本章小結(jié),電流源電路,電流源電路的基本形
32、式是鏡像電流源，當(dāng)對(duì)輸出電流的精度要求較高或要求輸出微電流時(shí)，可采用各種改進(jìn)型的電流源電路。,差動(dòng)放大電路,差動(dòng)放大電路事實(shí)上是利用電路結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性進(jìn)行溫度補(bǔ)償，來(lái)提高電路抑制溫漂的能力。長(zhǎng)尾式電路及恒流源電路的引入進(jìn)一步提高了差動(dòng)放大電路的共模抑制能力。差動(dòng)放大電路的主要技術(shù)指標(biāo)有：,A,u,d,、,A,uc,、,K,CMR,等。,集成運(yùn)算放大器,集成運(yùn)放是一種高性能的直接耦合放大電路，從外部看，可以等效成雙端輸入單端輸出的差動(dòng)放大電路。集成運(yùn)放通常由輸入級(jí)，中間級(jí)，輸出級(jí)和偏置電路等四部分組成。輸入級(jí)多采用差動(dòng)放大電路；中間級(jí)為共發(fā)射極放大電路；輸出級(jí)為互補(bǔ)對(duì)稱射極跟隨器；電流源電路不僅作為偏置電路而且作為有源負(fù)載，從而大大提高了運(yùn)放的增益。,同相比例器和反相比例器是集成運(yùn)放最基本的應(yīng)用電路之一。,第75頁(yè)/共76頁(yè),感謝您的觀看。,第76頁(yè)/共76頁(yè),
集成運(yùn)算放大器放大電路教案課件
