電工電子技術(shù)應(yīng)用 課件 項(xiàng)目六集成運(yùn)算放大器分析與應(yīng)用

電工電子技術(shù)應(yīng)用項(xiàng)目六

集成運(yùn)算放大器分析與應(yīng)用學(xué)習(xí)任務(wù)一認(rèn)識(shí)差動(dòng)放大電路學(xué)習(xí)任務(wù)一認(rèn)識(shí)差動(dòng)放大電路1.直接耦合多級放大電路問題：零點(diǎn)漂移現(xiàn)象一、零點(diǎn)漂移輸入ui=0時(shí)，，輸出有緩慢變化的電壓產(chǎn)生。2.產(chǎn)生零點(diǎn)漂移的原因：主要是三極管的參數(shù)受溫度的影響，所以零點(diǎn)漂移也稱為溫度漂移。3.減小零點(diǎn)漂移的措施：差動(dòng)放大電路是抑制零點(diǎn)漂移最有效的電路結(jié)構(gòu)。二、差動(dòng)放大電路工作情況1.零點(diǎn)漂移的抑制（1）差動(dòng)放大電路一般有兩個(gè)輸入端：

雙端輸入——從兩輸入端同時(shí)加信號。

單端輸入——僅從一個(gè)輸入端對地加信號。

（2）差動(dòng)放大電路可以有兩個(gè)輸出端：

雙端輸出——從C1

和C2輸出。

單端輸出——從C1或C2

對地輸出。

（3）零點(diǎn)漂移抑制原理：

當(dāng)ui1

=

ui2=0

時(shí)：uo=UC1-UC2

=0當(dāng)溫度變化時(shí)：uo=(UC1+

uC1

)-(UC2+

uC2)=0學(xué)習(xí)任務(wù)一認(rèn)識(shí)差動(dòng)放大電路比較環(huán)節(jié)2.共模信號與差模信號（1）共模輸入信號：

ui1=ui2=uC

（大小相等，極性相同）

理想情況：ui1=ui2

uC1=uC2

uo=0但因兩側(cè)不完全對稱，uo

0共模電壓放大倍數(shù)：二、差動(dòng)放大電路工作情況學(xué)習(xí)任務(wù)一認(rèn)識(shí)差動(dòng)放大電路2.共模信號與差模信號（2）差模輸入信號：

ui1=-ui2=ud

（大小相等，極性相反）

因ui1=-ui2差模電壓放大倍數(shù)：

uo=uC1-uC2=

uC1-

uC2=-2

uC1

3.共模抑制比理想差動(dòng)放大電路的共模抑制比二、差動(dòng)放大電路工作情況學(xué)習(xí)任務(wù)一認(rèn)識(shí)差動(dòng)放大電路三、典型差動(dòng)放大電路1.電路結(jié)構(gòu)2.靜態(tài)分析：當(dāng)，很小，忽略不計(jì)由基極電路可得：由，可得：學(xué)習(xí)任務(wù)一認(rèn)識(shí)差動(dòng)放大電路3.動(dòng)態(tài)分析由可得：帶負(fù)載RL，RL的中點(diǎn)相當(dāng)于交流接“地”，所以每管各帶一半負(fù)載電阻。

對于差模信號不起作用三、典型差動(dòng)放大電路學(xué)習(xí)任務(wù)一認(rèn)識(shí)差動(dòng)放大電路差動(dòng)放大電路的四種接法類型差模電壓放大倍數(shù)輸入電阻輸出電阻雙端輸入、雙端輸出雙端輸入、單端輸出單端輸入、雙端輸出單端輸入、單端輸出三、典型差動(dòng)放大電路學(xué)習(xí)任務(wù)一認(rèn)識(shí)差動(dòng)放大電路學(xué)習(xí)任務(wù)二集成運(yùn)算放大器組成及應(yīng)用一、集成運(yùn)算放大器基本知識(shí)學(xué)習(xí)任務(wù)二集成運(yùn)算放大器組成及應(yīng)用（一）電路組成輸入級偏置電路輸出級中間級1.輸入級

—差動(dòng)放大器2.中間級—電壓放大器3.輸出級—射極輸出器或互補(bǔ)對稱功率放大器4.偏置電路—由鏡像恒流源等電路組成電路外形及電路符號12345678CF741+UCC空腳輸出端調(diào)零電位器反相輸入同相輸入-UEE調(diào)零電位器uiuou++u––+Auo+–輸出端反相輸入端同相輸入端信號傳輸方向運(yùn)放開環(huán)電壓放大倍數(shù)

ui

=

u––

u+或

ui

=

u+

–

u–

一、集成運(yùn)算放大器基本知識(shí)學(xué)習(xí)任務(wù)二集成運(yùn)算放大器組成及應(yīng)用（二）主要參數(shù)1.輸入失調(diào)電壓2.輸入失調(diào)電流3.輸入偏置電流4.開環(huán)電壓放大倍數(shù)運(yùn)放線性工作狀態(tài)下的差模電壓放大倍數(shù)5.開環(huán)差模輸入電阻rid6.開環(huán)輸出電阻ro7.共模抑制比KCMRR一、集成運(yùn)算放大器基本知識(shí)學(xué)習(xí)任務(wù)二集成運(yùn)算放大器組成及應(yīng)用（三）理想化模型1.開環(huán)電壓放大倍數(shù)2.開環(huán)差模輸入電阻3.開環(huán)輸出電阻4.共模抑制比uiuou++u––++–理想運(yùn)放開環(huán)電壓放大倍數(shù)一、集成運(yùn)算放大器基本知識(shí)學(xué)習(xí)任務(wù)二集成運(yùn)算放大器組成及應(yīng)用（四）集成運(yùn)放的電壓傳輸特性實(shí)際運(yùn)放理想運(yùn)放UOM–UOMuoui0UOM–UOMUim–Uimuiuo0線性區(qū)非線性區(qū)

：uo=f(ui

)，其中ui

=u+–

u–

一、集成運(yùn)算放大器基本知識(shí)學(xué)習(xí)任務(wù)二集成運(yùn)算放大器組成及應(yīng)用（四）集成運(yùn)放的電壓傳輸特性1.工作在線性區(qū)的特點(diǎn)運(yùn)算滿足uo=Auoui（1）“虛斷”+iiuiriduo–

+–++iiuiuo–

+–+（2）“虛短”“虛斷”“虛短”一、集成運(yùn)算放大器基本知識(shí)學(xué)習(xí)任務(wù)二集成運(yùn)算放大器組成及應(yīng)用（四）集成運(yùn)放的電壓傳輸特性1.工作在線性區(qū)的特點(diǎn)（3）“虛地”“虛地”當(dāng)同相輸入端接地時(shí)u++iiuo–

+R1RFR2u_ui（4）運(yùn)放工作在線性狀態(tài)的必要條件運(yùn)放必須加上深度負(fù)反饋一、集成運(yùn)算放大器基本知識(shí)學(xué)習(xí)任務(wù)二集成運(yùn)算放大器組成及應(yīng)用（四）集成運(yùn)放的電壓傳輸特性2.工作在非線性區(qū)（飽和）的特點(diǎn)ui>

Uim時(shí)，uo=+

UOMui<

–

Uim

時(shí)，uo=–

UOM+iiuiuo–

+–+UOM–UOMUim–Uimuiuo0線性區(qū)非線性區(qū)一、集成運(yùn)算放大器基本知識(shí)學(xué)習(xí)任務(wù)二集成運(yùn)算放大器組成及應(yīng)用二、集成運(yùn)算放大電路的線性應(yīng)用

特點(diǎn)：

運(yùn)算放大器工作在線性區(qū)時(shí)，通常要引入深度負(fù)反饋。所以，它的輸出電壓和輸入電壓的關(guān)系基本決定于反饋電路和輸入電路的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，而與運(yùn)算放大器本身的參數(shù)關(guān)系不大。改變輸入電路和反饋電路的結(jié)構(gòu)形式，就可以實(shí)現(xiàn)不同的運(yùn)算。學(xué)習(xí)任務(wù)二集成運(yùn)算放大器組成及應(yīng)用1.反相比例運(yùn)算電路i1ifidauiR2R1RF

++–電路特點(diǎn)：負(fù)反饋引到反相輸入端，信號從反相端輸入。分析：（虛短）

id

0（虛斷）由i1=iF推出：平衡電阻：R2=R1//RF二、集成運(yùn)算放大器的線性應(yīng)用學(xué)習(xí)任務(wù)二集成運(yùn)算放大器組成及應(yīng)用2.同相比例運(yùn)算電路電路特點(diǎn)：負(fù)反饋引到反相輸入端，信號從同相端輸入。分析：（虛短）

id

0（虛斷）由i1=iF推出：uouiR2R1RF

++–i1

idu+u–二、集成運(yùn)算放大器的線性應(yīng)用學(xué)習(xí)任務(wù)二集成運(yùn)算放大器組成及應(yīng)用2.同相比例運(yùn)算電路閉環(huán)電壓放大倍數(shù)：平衡電阻：R2=R1//RF_+

+

uiuo電壓跟隨器二、集成運(yùn)算放大器的線性應(yīng)用學(xué)習(xí)任務(wù)二集成運(yùn)算放大器組成及應(yīng)用例題：已知電路如圖所示，求輸出電壓uo。解：第一級電路第二級電路二、集成運(yùn)算放大器的線性應(yīng)用學(xué)習(xí)任務(wù)二集成運(yùn)算放大器組成及應(yīng)用3.反相加法運(yùn)算電路R11_++

RfR12ui2uoR2ui1由虛斷推出：由虛短推出：二、集成運(yùn)算放大器線性應(yīng)用學(xué)習(xí)任務(wù)二集成運(yùn)算放大器組成及應(yīng)用4.同相加法運(yùn)算電路由虛斷推出：由虛短推出：-R1RF++ui1uoR21R22ui2二、集成運(yùn)算放大器的線性應(yīng)用學(xué)習(xí)任務(wù)二集成運(yùn)算放大器組成及應(yīng)用5.減法運(yùn)算電路由虛斷推出：由虛短推出：二、集成運(yùn)算放大器的線性應(yīng)用學(xué)習(xí)任務(wù)二集成運(yùn)算放大器組成及應(yīng)用6.積分運(yùn)算電路分析：推出：R1CFR2++uoui–

i1if+

uC–二、集成運(yùn)算放大器的線性應(yīng)用學(xué)習(xí)任務(wù)二集成運(yùn)算放大器組成及應(yīng)用比較環(huán)節(jié)7.微分運(yùn)算電路分析：推出：RFC1R++uoui–

i1if二、集成運(yùn)算放大器的線性應(yīng)用學(xué)習(xí)任務(wù)二集成運(yùn)算放大器組成及應(yīng)用三、集成運(yùn)算放大器的非線性應(yīng)用電壓比較器：電壓比較器用來比較輸入信號與參考電壓的大小。當(dāng)兩者幅度相等時(shí)輸出電壓產(chǎn)生躍變，由高電平變成低電平，或者由低電平變成高電平。由此來判斷輸入信號的大小和極性。常常用于數(shù)模轉(zhuǎn)換、數(shù)字儀表、自動(dòng)控制和自動(dòng)檢測等技術(shù)領(lǐng)域，以及波形產(chǎn)生及變換等場合。運(yùn)算放大器工作在開環(huán)或正反饋狀態(tài)。學(xué)習(xí)任務(wù)二集成運(yùn)算放大器組成及應(yīng)用1.單限電壓比較器ui>UR,u0=-U0(sat)ui<UR,u0=+U0(sat)三、集成運(yùn)算放大器的非線性應(yīng)用學(xué)習(xí)任務(wù)二集成運(yùn)算放大器組成及應(yīng)用2.過零電壓比較器ui>0,u0=-U0(sat)ui<0,u0=+U0(sat)三、集成運(yùn)算放大