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(dòng)放大電路輸出級(jí)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(jí)輸入級(jí)輸出級(jí)偏置電路中間級(jí)應(yīng)有足夠大的電壓放大倍數(shù)

提供各級(jí)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(guó)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(hào)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(hào)意義符號(hào)意義符號(hào)意義符號(hào)意義C中國(guó)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(hào)(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(guó)內(nèi)符號(hào)：

A－＋u+u-uo＋u----反相輸入端u+---同相輸入端uo---輸出端信號(hào)從反相輸入端輸入時(shí)，輸出與輸入相位相反。信號(hào)從同相輸入端輸入時(shí)，輸出與輸入相位相同。國(guó)際符號(hào)：＋－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(hào)（電壓或電流）的一部分或全部引回到輸入端，與輸入信號(hào)迭加，從而影響輸出的手段，稱為反饋。反饋信號(hào)削弱了凈輸入信號(hào)這里的信號(hào)一般是指交流信號(hào)，判斷正負(fù)反饋，就要判斷反饋信號(hào)與輸入信號(hào)的相位關(guān)系，同相（反饋信號(hào)與輸入信號(hào)作用相同）是正反饋，反相（反饋信號(hào)與輸入信號(hào)作用相反）是負(fù)反饋。補(bǔ)充：反饋：反饋信號(hào)增強(qiáng)了凈輸入信號(hào)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(hào)正反饋用于振蕩器取-削弱輸入信號(hào)負(fù)反饋用于放大器開(kāi)環(huán)閉環(huán)反饋網(wǎng)絡(luò)±疊加反饋信號(hào)實(shí)際被放大信號(hào)反饋框圖：負(fù)反饋對(duì)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(jiàn),同相端和反相端電壓幾乎相等,稱為虛假短路,簡(jiǎn)稱“虛短”。由集成運(yùn)放的輸入電阻Rid→∞,得

上式說(shuō)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(jiǎn)稱“虛斷”。

如果信號(hào)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(kāi)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(gè)特點(diǎn)是虛斷，即主要參數(shù)1、開(kāi)環(huán)電壓放大倍數(shù)Ao—沒(méi)有外接反饋時(shí)所測(cè)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(hào)為零時(shí)，兩個(gè)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(hào)為零時(shí)，兩個(gè)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(jiàn)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(duì)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(shuō)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(hào)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(guò)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(guò)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(kāi)關(guān)電路，廣泛應(yīng)用于自動(dòng)控制電路中。uooUOM–UOMR1R2uI+–+–++–+uoUREFRfu+u-uT+滯回特性u(píng)T+：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?jiǎn)我环较蜃兓瘯r(shí)，輸出電壓只躍變一次，因而不能檢測(cè)輸入電壓是否在兩個(gè)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