電工電子技術 教案 第5章 集成運算放大器及其應用

電工電子技術教案5第5章集成運算放大器及其應用集成運算放大器概述放大電路中的反饋基本運算電路電壓比較器信號發(fā)生器5.1集成運算放大器概述運算放大器是具有很高的開環(huán)電壓放大倍數(shù)的直接耦合的多級放大電路。集成運放將整個電路的各個元件做在一個半導體基片上。優(yōu)點：工作穩(wěn)定、使用方便、體積小、重量輕、功耗小。一、集成運算放大器的組成集成運放的基本結構集成運算放大器的符號集成運算放大器主要參數(shù)1、最大輸出電壓UOPP集成運放工作在線性區(qū)的最大不失真輸出電壓。一般略小于電源電壓。2、開環(huán)電壓放大倍數(shù)Au0在沒有外接反饋電路時所測出的差模電壓放大倍數(shù)。3、差模輸入電阻rid差模信號作用時集成運放的輸入電阻。一般在1M以上4、開環(huán)輸出電阻ro集成運放沒有引入負反饋情況下的輸出電阻。一般是幾百歐姆。三、集成運算放大器電壓傳輸特性傳輸特性是表示輸出電壓與輸入電壓之間關系的特性曲線。即uo=f(ui)四、理想運算放大器1.運算放大器理想化模型由于運放的開環(huán)電壓放大倍數(shù)很大，輸入電阻高，輸出電阻小，在分析時常將其理想化，稱其為理想運放。2.理想運算放大器的特性5.2放大電路中的反饋一、反饋的基本概念1.什么是反饋電子電路輸出量的一部分或全部通過一定的方式引回到輸入回路，用來影響輸入量的措施稱為反饋。2.反饋的分類（1）正反饋和負反饋若引回的信號削弱了輸入信號,使凈輸入量減小—負反饋若引回的信號增強了輸入信號,使凈輸入量增大—正反饋2）直流反饋和交流反饋直流通路中存在的反饋—直流反饋交流通路中存在的反饋—交流反饋（3）串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋反饋信號與輸入信號串聯(lián)，以電壓方式相疊加—串聯(lián)反饋反饋信號與輸入信號并聯(lián)，以電流方式相疊加—并聯(lián)負反饋（4）電壓反饋和電流反饋反饋信號取自輸出電壓，與輸出電壓成比例—電壓反饋反饋信號取自輸出電流，與輸出電流成比例—電流反饋二、反饋的判斷1.有無反饋判斷—找聯(lián)系找輸出回路與輸入回路的聯(lián)系，若有則有反饋，否則無反饋反饋極性的判斷—※瞬時極性法：“看反饋的結果”:即凈輸入量是被增大還是被減小。（1）.在放大電路的輸入端，假設一個輸入信號的電壓瞬時極性，可用“+”或“-”；（2）.按信號傳輸方向經基本放大器反饋網絡，判斷相關點的瞬時極性,直至判斷出反饋信號的瞬時極性；（3）如果反饋信號的瞬時極性使凈輸入減小，則為負反饋；反之為正反饋。3.串聯(lián)、并聯(lián)反饋的判斷—看輸入端從放大電路的輸入端看，如果反饋信號與輸入信號接在放大電路的同一輸入端上，反饋量與輸入量以電流方式相疊加，則為并聯(lián)反饋；如果反饋信號與輸入信號分別接在放大電路的兩個輸入端上，以電壓方式相疊加，則為串聯(lián)反饋。4.電壓、電流反饋的判斷—看輸出端（短路法）假設u0=0，看反饋是否還存在，若此時反饋不存在了，則是電壓負反饋。否則，為電流反饋。反饋組態(tài)：三、負反饋放大電路的一般表達式四、負反饋對放大電路性能的影響1、穩(wěn)定放大倍數(shù)2、展寬通頻帶3、減小非線形失真4、穩(wěn)定輸出電壓或輸出電流5、對輸入、輸出電阻的影響串聯(lián)負反饋━閉環(huán)輸入電阻rif增大并聯(lián)負反饋━閉環(huán)輸入電阻rif減小5.3基本運算電路一、比例運算電路1.反相比例運算電路2.同相比例運算電路二、加法運算電路三、減法運算電路四、積分運算電路五、微分運算電路六、運算電路應用實例5.4電壓比較器集成運放的非線性應用：是指由運放組成的電路處于非線性狀態(tài)，輸出與輸入的關系uo=f(ui)不再是線性關系。處于非線性狀態(tài)運放的特點1.虛短路不成立；2.輸入電阻仍可以認為很大（即虛斷仍存在）；3