電子技術(shù)06集成運放及其應(yīng)用電路舉例

1、6.1 集成運算放大器集成運算放大器6.1.1 集成運放概述集成運放概述集成運放符號集成運放符號:集成運放特點集成運放特點:高增益；高輸入阻抗；低輸出阻抗；集成運放的種類集成運放的種類:通用型 ；高輸入阻抗型 ；低溫漂型 ；寬帶高速型 ；低功耗型 ；高壓型 ；大功率型 6.1.2 MOS運放核心電路運放核心電路 MOS兩級運算放大器兩級運算放大器 MOS折疊式共源共柵運算放大器折疊式共源共柵運算放大器優(yōu)點：寬共模輸入范圍；可以獲得更寬的帶寬；電源噪聲抑制能優(yōu)點：寬共模輸入范圍；可以獲得更寬的帶寬；電源噪聲抑制能力強力強 具有輸出緩沖的集成運放具有輸出緩沖的集成運放 6.2 集成運放應(yīng)用電路的組

2、成原理集成運放應(yīng)用電路的組成原理 6.2.1 集成運放的理想化條件集成運放的理想化條件 idodvvAvidididivR0oR7 . 0BWcdCMRvvAAK失調(diào)和漂移趨于零； 電源電壓抑制能力無窮大 根據(jù)上述理想化條件，當(dāng)集成運放線性工作時： 0dovAvvv vvdvAidR0i6.2.2 集成運放應(yīng)用電路的分類集成運放應(yīng)用電路的分類 三、混合應(yīng)用三、混合應(yīng)用 根據(jù)輸入信號幅度范圍的不同，集成運放可能工作在閉環(huán)狀態(tài)，也可能工作在開環(huán)狀態(tài)，典型的應(yīng)用是精密整流電路。 一、閉環(huán)應(yīng)用一、閉環(huán)應(yīng)用包括基本放大器、各種運算電路、儀器放大器、電流傳輸器、濾波器等；二、開環(huán)應(yīng)用二、開環(huán)應(yīng)用包括直接由

3、集成運放構(gòu)成的電壓比較器、遲滯比較器，振蕩器等 ； 集成運放的電壓傳輸特性 6.2.3 集成運放的基本應(yīng)用電路集成運放的基本應(yīng)用電路 一、反相放大器一、反相放大器 1s1s1RvRvvifofofRvRvvi1fsofRRvvAv二、同相放大器二、同相放大器 f11oRRRvv1f1f1sof1RRRRRvvAvRf =0，R1，同相放大器可以構(gòu)成同相跟隨器 6.3 集成運放應(yīng)用電路集成運放應(yīng)用電路 6.3.1 閉環(huán)應(yīng)用閉環(huán)應(yīng)用一、運算電路一、運算電路 1. 加、減法器電路加、減法器電路 利用線性疊加原理：(a) 反相加法器 OO1O2f1S1f2S2()()vvvRR vRR v 利用線性疊

4、加原理：(b) 同相加法器 S2211S1212fO1vRRRvRRRRRv2. 積分和微分電路積分和微分電路i1vS/R 積分電路積分電路tttvRCtiCv0S01Od1d1微分電路微分電路若C上的起始電壓為零 ，則tvRCRivddS1O3. 對數(shù)和反對數(shù)放大器對數(shù)和反對數(shù)放大器 對數(shù)放大器對數(shù)放大器)/ln( )/ln( SSTSCTBEORIvVIiVvv反對數(shù)放大器反對數(shù)放大器TSTBEe e SSCfOVvVvRIRIRiRiv由于VT和IS是溫度敏感的參數(shù)，為減小溫度對輸出的影響，對數(shù)放大器可做如下改進：B2BE2BE1TC2C1TC2C1ln2.3lgvvvViiVii2CC

5、2B2CCC21SC1 ,/RVRvViRviB2TC1C2T2 S1CC2.3lg2.3lgvViiVR vRV O34B234TS12.3 1lgvRRvRR VKv 根據(jù)類似的原理，可以構(gòu)成具有溫度補償作用的反對數(shù)放大器 4. 乘除法器乘除法器 T1T4管構(gòu)成跨導(dǎo)線性環(huán)，則 iXiY=iZiO ZYXYXZ4OvvvRRRRv ZYXOvvvv 當(dāng)Z4YXRRRR時當(dāng)vZ為定值，電路為vX和vY的乘法器當(dāng)vY為定值，電路為vX和vZ的除法器該乘法器也可以看作對數(shù)和反對數(shù)放大器的組合二、儀器放大器二、儀器放大器 利用疊加原理，先令vI2=0 ，由vI1在A1和A2輸出端產(chǎn)生的輸出電壓分別為

6、I1G22OI1G11O ,)1 (vRRvvRRv令vI1=0 ，由vI2在A1和A2輸出端產(chǎn)生的輸出電壓分別為I2G1 2OI2G1 1O)1 ( ,vRRvvRRv當(dāng)R1=R2=R時，)(/21 ()()(I2I1G 2O2O 1O1OO2O1vvRRvvvvvv由于R3=R5，R4=R6，則)(/21()(I2I1G34O2O134OvvRRRRvvRRv)21 (G34I2I1OfRRRRvvvAv三、電流傳輸器三、電流傳輸器 Y端口輸入阻抗無窮大(iY=0)，X端口電壓跟隨Y端口電壓 (vX=vY)，呈現(xiàn)零輸入阻抗。流進X端口的電流被傳輸?shù)礁咦杩沟妮敵鯶端口(iZ=iX) ，而與輸

7、出端口電壓vZ無關(guān)。利用運算放大器的兩輸入端和理想化特 性 可 以 構(gòu) 成 性 能 優(yōu) 良 的 電 流 傳 輸器。 (a) iZ = iX (b) iZ = iX 電流傳輸器 四、跨導(dǎo)放大器四、跨導(dǎo)放大器 Ag= 1/R iO = iX = vI/R 由電流傳輸器構(gòu)成由電流傳輸器構(gòu)成：由運放構(gòu)成由運放構(gòu)成：Ag= 1/R 帶通濾波器帶通濾波器 )(1)(1)(221112CsRCsRCsRsAv該濾波器是由低通濾波器和高通濾波器合成得到的，只要滿足高通濾波器的下限角頻率小于低通濾波器的上限角頻率，其幅頻特性就是帶通的。如果將圖中C1短路，則電路變?yōu)榈屯V波器，如果去掉C2，電路就變?yōu)楦咄V波器

8、。 五、有源濾波器五、有源濾波器 帶通濾波器帶通濾波器 212121213212132)()(RRCCRsRCCRRRsCRsRsAvp2p1)(12121p1CCRR21321p2CCRCC 時，帶阻濾波器帶阻濾波器 )1)(1 )(1)1 ()(2321143212CsRRRsCRRsCCsRsAv23432122111)(11)(1CRRRCCRRRC433212RRRRRR6.3.2 開環(huán)應(yīng)用開環(huán)應(yīng)用一、電壓比較器一、電壓比較器比較器的傳輸特性比較器的傳輸特性二、具有不同比較特性的電壓比較器二、具有不同比較特性的電壓比較器1單限電壓比較器單限電壓比較器 VOH = VZ1 + VD2(

9、on)，VOL = (VZ2 + VD1(on) 過零檢測器過零檢測器 單限比較器電路單限比較器電路iiVRvR12REF1I2 0門限電壓：門限電壓：( R2/R1 )VREF 2遲滯比較器遲滯比較器 REF211O212VRRRVRRRvREF211OH212IHVRRRVRRRVREF211OL212ILVRRRVRRRV)(OLOH212ILIHVVRRRVVV采用遲滯比較器構(gòu)成方波發(fā)生電路采用遲滯比較器構(gòu)成方波發(fā)生電路 1221ln2RRRCT212OLIL212OHIH RRRVVRRRVV6.3.2 混合應(yīng)用混合應(yīng)用一、整流電路一、整流電路 vI=0時，vO=0，D1和D2都截止，運放開環(huán)工作， 則vO=0vI0時，vO0，D2導(dǎo)通，D1截止，運放閉環(huán)工作，vO=0I12O)/(vRRvvI0，D1導(dǎo)通，D2截止，運放閉環(huán)工作，二、精密轉(zhuǎn)折點電路二、精密轉(zhuǎn)折點電路 轉(zhuǎn)折點電壓就是D1和D2都截止，運放開環(huán)，作為比較器時的門限電壓。改變該門限電壓，就可以改變電路的轉(zhuǎn)折點。 當(dāng)vIt + VRt 0，即vI VR