第3章集成運(yùn)算放大器及應(yīng)用

第3章集成運(yùn)算放大器及應(yīng)用集成運(yùn)算放大器及應(yīng)用是一種高放大倍數(shù)、高輸入電阻、低輸出電阻的直接耦合放大電路集成運(yùn)算放大器：抑制零漂，提高共模抑制比,

輸入電阻大，采用差動放大電路輸出級主要提高帶負(fù)載能力，輸出電阻低，多采用射隨器★電路方框圖中間級輸入級輸出級偏置電路中間級應(yīng)有足夠大的電壓放大倍數(shù)

提供各級靜態(tài)電流★模擬集成電路命名按照GB3430—82,由五部分組成：第1部分第2部分第3部分第4部分第5部分用字母表示器件符合國家標(biāo)準(zhǔn)用字母表示器件的類型用阿拉伯?dāng)?shù)字表示器件的系列和品種代號用字母表示器件的工作溫度范圍用字母表示器件的封裝符號意義符號意義符號意義符號意義C中國制造TTTL

C0~70oCW陶瓷扁平HHTLE-40~85oCB塑料扁平EECLR-55~85oCF全封閉扁平CCMOSMLL-55~125oCLLD陶瓷直插F線性放大器P塑料直插D音響、電視電路J黑陶瓷直插W穩(wěn)壓器K金屬菱形J接口電路T金屬圓形一、外形與符號(a)圓形(b)雙列直插式(c)扁平形管腳圖74112348765A四運(yùn)放LM324引腳排列圖外引線排列圖國內(nèi)符號：

A－＋u+u-uo＋u----反相輸入端u+---同相輸入端uo---輸出端信號從反相輸入端輸入時(shí)，輸出與輸入相位相反。信號從同相輸入端輸入時(shí)，輸出與輸入相位相同。國際符號：＋－u-u+uoRid高:幾十k

幾百k1）特點(diǎn)：理想運(yùn)放：

Rid

KCMR很大KCMR

Rod小：幾十~幾百

Rod

0Aud很大:104以上~107Aud

二、集成運(yùn)放的基本特性2）傳輸特性集成運(yùn)放的傳輸特性凡是將放大電路輸出端的信號（電壓或電流）的一部分或全部引回到輸入端，與輸入信號迭加，從而影響輸出的手段，稱為反饋。反饋信號削弱了凈輸入信號這里的信號一般是指交流信號，判斷正負(fù)反饋，就要判斷反饋信號與輸入信號的相位關(guān)系，同相（反饋信號與輸入信號作用相同）是正反饋，反相（反饋信號與輸入信號作用相反）是負(fù)反饋。補(bǔ)充：反饋：反饋信號增強(qiáng)了凈輸入信號負(fù)反饋：正反饋：注意：補(bǔ)充：放大器輸出輸入取+加強(qiáng)輸入信號正反饋用于振蕩器取-削弱輸入信號負(fù)反饋用于放大器開環(huán)閉環(huán)反饋網(wǎng)絡(luò)±疊加反饋信號實(shí)際被放大信號反饋框圖：負(fù)反饋對放大電路性能影響的仿真輸出波形輸入波形引入負(fù)反饋前輸出波形失真引入負(fù)反饋后輸出波形不失真輸出波形輸入波形三、集成運(yùn)放的線性及非線性特點(diǎn)線性：條件：引入深度負(fù)反饋。集成運(yùn)放工作在線性區(qū)時(shí),輸出電壓在有限值之間變化,而集成運(yùn)放Aud→∞,則uid=uod/Aud≈0,由uid=u＋－u－,得

可見,同相端和反相端電壓幾乎相等,稱為虛假短路,簡稱“虛短”。由集成運(yùn)放的輸入電阻Rid→∞,得

上式說明,流入集成運(yùn)放同相端和反相端的電流幾乎為零,稱為虛假斷路,簡稱“虛斷”。

如果信號從反向端輸入，同相端接地

反相端近于“地”電位，即虛地。當(dāng)

時(shí)，非線性特點(diǎn)：

當(dāng)集成運(yùn)放工作在開環(huán)或正反饋時(shí),由于Aud很大,只要有微小的電壓輸入,集成運(yùn)放就一定工作在非線性區(qū)。其特點(diǎn)是:輸出電壓只有兩種狀態(tài),不是正飽和電壓＋Uom,就是負(fù)飽和電壓－Uom當(dāng)時(shí)，-+>uu另外一個特點(diǎn)是虛斷，即主要參數(shù)1、開環(huán)電壓放大倍數(shù)Ao—沒有外接反饋時(shí)所測出的差模電壓放大倍數(shù)。2、最大輸出電壓UOPP—能使輸出電壓與輸入電壓保持不失真關(guān)系的最大輸出電壓。3、輸入失調(diào)電壓UIO—為使輸出等于零而在輸入端加的微小補(bǔ)償電壓。4、輸入失調(diào)電流IIO—當(dāng)輸入信號為零時(shí)，兩個輸入端的靜態(tài)基極電流之差。5、輸入偏置電流IB—當(dāng)輸入信號為零時(shí)，兩個輸入端的靜態(tài)基極電流的平均值。7、輸出電阻Rod6、差模輸入電阻Rid9、最大共模輸入電壓UicM8、最大差模輸入電壓UidM11、單位增益帶寬BWG10、轉(zhuǎn)換速率SR四、集成運(yùn)放的線性應(yīng)用常見的基本運(yùn)算電路有比例、加法、減法、微積分和乘法運(yùn)算等1、反相比例運(yùn)算平衡電阻，保證輸入端對地的靜態(tài)電阻相等電路的輸入電阻平衡電阻仿真：例題1.

R1=10k,Rf=20k,ui=-1V。求:uo、Ri。說明R0的作用，R0應(yīng)為多大？特點(diǎn)：u－=u+=0R0為平衡電阻：R0=R1//Rf2、同相比例運(yùn)算或

仿真：3、反相加法運(yùn)算仿真：4、同相加法運(yùn)算5、減法運(yùn)算由同相輸入及反相輸入的結(jié)論，運(yùn)用疊加定理仿真：uiuo∞

++-R2CFi1R1積分電路ifuctui0tuo0當(dāng)輸入信號ui為方波時(shí)，輸出電壓uo為三角波。6、積分運(yùn)算仿真：

7、微分運(yùn)算電路uiuo

∞

++-RbCi1微分電路ifucR1電路R1

—反饋電阻；Rb—平衡電阻，且Rb=R1輸入輸出關(guān)系uiuo

∞

++-RbCi1微分電路ifucR1由虛斷得應(yīng)用：設(shè)輸入，則輸出tui0tuo0五.集成運(yùn)放的非線性應(yīng)用1、過零電壓比較器當(dāng)UREF=0時(shí),輸入電壓和零電平比較,稱為過零比較器當(dāng)

時(shí)，當(dāng)時(shí)，-+>uuuootUOM–UOMotUREF=0UREF=1Vot1VuootUOM–UOM單限比較器2、滯回比較器一種能判斷出兩種狀態(tài)的開關(guān)電路，廣泛應(yīng)用于自動控制電路中。uooUOM–UOMR1R2uI+–+–++–+uoUREFRfu+u-uT+滯回特性uT+：上門限電平：下門限電平：回差電壓3

雙限比較器（窗口比較器）其中：UA>UBRUAA1D1RUBA2D2uIuORLRRuO0uIUBUA下門限上門限單限比較器和滯回比較器在輸入電壓單一方向變化時(shí)，輸出電壓只躍變一次，因而不能檢測輸入電壓是否在兩個給定電壓VA、VB之間，而窗口比較器具有這一功能。其電路及傳輸特性曲線如右下圖所示：矩形波發(fā)生器仿真結(jié)果其它：三角波發(fā)生器仿真結(jié)果鋸齒波發(fā)生器仿