集成运算放大器电工学第七版下册文档格式.docx

1、理解电压比较器的工作原理和应用。本章要求本章要求本章要求本章要求第第第第 1616 章 集成运算放大器章 集成运算放大器章 集成运算放大器章 集成运算放大器下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录16.116.1 集成运算放大器的简单介绍集成运算放大器的简单介绍集成运算放大器的简单介绍集成运算放大器的简单介绍 集成运算放大器是一种具有很高放大倍集成运算放大器是一种具有很高放大倍数的多级直接耦合放大电路。是发展最早、应用最数的多级直接耦合放大电路。是发展最早、应用最广泛的一种模拟集成电路。广泛的一种模拟集成电路。集成电路集成电路 是把整个电路的各个元件以及是把整个电路的各个元件以及相

2、互之相互之间的联接同时制造在一块半导体芯片上间的联接同时制造在一块半导体芯片上,组成一个组成一个不不可分的整体。可分的整体。集成电路特点集成电路特点集成电路特点集成电路特点：体积小、重量轻、功耗低、可体积小、重量轻、功耗低、可靠性高、价格低。靠性高、价格低。集成电路分类集成电路分类集成电路分类集成电路分类按集成度按集成度按导电类型按导电类型按功能按功能小、中、大和超大规模小、中、大和超大规模双、单极性和两种兼容双、单极性和两种兼容数字和模拟数字和模拟下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录各类型号集成芯片各类型号集成芯片16.1.1 16.1.1 集成运算放大器的特点集成运算放大器

3、的特点集成运算放大器的特点集成运算放大器的特点 1.元器件参数的一致性和对称性好；元器件参数的一致性和对称性好；2.电阻的阻值受到限制，大电阻常用三极管恒流电阻的阻值受到限制，大电阻常用三极管恒流源代替，电位器需外接；源代替，电位器需外接；3.电容的容量受到限制，电感不能集成，故大电电容的容量受到限制，电感不能集成，故大电容、电感 和变压器均需外接；容、电感 和变压器均需外接；4.二极管多用三极管的发射结代替。二极管多用三极管的发射结代替。下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录16.1.2 电路的简单说明电路的简单说明输入级输入级 中间级中间级 输出级输出级偏置偏置电路电路运算放

4、大器方框图运算放大器方框图 输入级：输入级：输入电阻高，能减小零点漂移和抑制干输入电阻高，能减小零点漂移和抑制干扰信号，都采用带恒流源的差分放大器扰信号，都采用带恒流源的差分放大器 。中间级：要求电压放大倍数高。常采用带恒流源要求电压放大倍数高。常采用带恒流源的共发射极放大电路构成。的共发射极放大电路构成。偏置电路偏置电路:由镜像恒流源等电路组成由镜像恒流源等电路组成 输出级：输出级：与负载相接，要求输出电阻低，带负载与负载相接，要求输出电阻低，带负载能力强，一般由互补对称电路或射极输出器构成。能力强，一般由互补对称电路或射极输出器构成。下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录 1

5、5VI3430PfR815VUi1IET1T3T7T5R1R2R3T4T6T2I82IB9T8IC9T9IB13IB122IB13T13IRR5R6T15R7D2D1T16T17T18T19T14R9T10T11R4I10Ui2F007 的内部电路图 的内部电路图 下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录集成集成集成集成运算放大器的管脚和符号运算放大器的管脚和符号反相反相输入端输入端同相同相输入端输入端+UCCUEEuo+uu+Auo信号传信号传输方向输方向输出端输出端实际运放开环实际运放开环电压放大倍数电压放大倍数（a）（b）（a）符号符号;（b）引脚引脚8 7 6 5 F007

6、1 2 3 4 U-U+-UCC+UCC输出输出下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录集成运放 集成运放 741 的电路原理图的电路原理图同相输入同相输入输入级输入级偏置电路偏置电路中间级中间级输出级输出级+UCCuo+-UEET12T1T2T3T4T5T6T7T8T9T10T11T13T14T16T18T17T20T15T19R1R2R3R4R5R7R8R9R10R11R12C同相输入同相输入输出输出下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录16.1.3 主要参数主要参数 1.最大输出电压 最大输出电压 UOPP 能使输出和输入保持不失真关系的最大输出电压能使输出和输

7、入保持不失真关系的最大输出电压。2.开环差模电压增益 开环差模电压增益 Auo 运放没有接反馈电路时的差模电压放大倍数。运放没有接反馈电路时的差模电压放大倍数。Auo愈高，所构成的运算电路越稳定，运算精度也越高愈高，所构成的运算电路越稳定，运算精度也越高。6.共模输入电压范围 共模输入电压范围 UICM 运放所能承受的共模输入电压最大值。超出此值运放所能承受的共模输入电压最大值。超出此值，运放的共模抑制性能下降，甚至造成器件损坏。，运放的共模抑制性能下降，甚至造成器件损坏。愈小愈好愈小愈好愈小愈好愈小愈好 3.输入失调电压 输入失调电压 UIO 4.输入失调电流 输入失调电流 IIO 5.输入

8、偏置电流 输入偏置电流 IIB下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录1.开环电压放大倍开环电压放大倍数数 2.开环输入电阻开环输入电阻3.开环输出电阻开环输出电阻4.共模抑制比共模抑制比 由于实际运算放大器的技术指标接近理想化由于实际运算放大器的技术指标接近理想化条件，条件，用理想运算放大器分析电路可使问题大大简化用理想运算放大器分析电路可使问题大大简化,为此为此,后面对运算放大器的分析都是按其理想化条件进行的。后面对运算放大器的分析都是按其理想化条件进行的。16.1.4 理想运算放大器及其分析依据 理想运算放大器及其分析依据 ouA idr0or CMRRK 在分析运算放大器的

9、电路时，一般将它看成是理在分析运算放大器的电路时，一般将它看成是理想的想的运算放大器。理想化的主要条件：运算放大器。下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录16.1.4 16.1.4 理想运算放大器及其分析依据理想运算放大器及其分析依据理想运算放大器及其分析依据理想运算放大器及其分析依据线性区：线性区：uo=Auo（u+u）非线性区：非线性区：u+u 时，时，uo=+Uo（sat）u+u 时，时，uo=+Uo（sat）u+0 ui=Ui 0时，时，|T（j）|衰减很快衰减很快 显然，电路能使低于显然，电路能使低于 0的信号顺利通过，衰减很小的信号顺利通过，衰减很小，而使高于，而使高

10、于 0的信号不易通的信号不易通过，衰减很大，过，衰减很大，称一 阶有源称一 阶有源低通滤波器。低通滤波器。为了改善滤波效果为了改善滤波效果，使，使 0 时信号衰时信号衰减得更快些，常将两节减得更快些，常将两节RC 滤波环节串接起来，滤波环节串接起来，组成二阶有源低通滤波组成二阶有源低通滤波器。器。uoRFCR+R1+ui+RC一阶一阶二阶二阶 幅频特幅频特性性f021uA 0|Auf0|T（j）|O下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录2.2.有源高通滤波器有源高通滤波器有源高通滤波器有源高通滤波器 01F1Fioj11j111 RRRCRRUUi1jUCRRU URRU）（11

11、Fo频率频率角角称为截止称为截止RC1:式中0 uiuoRFCR+R1+设输入为正弦波信号，则有设输入为正弦波信号，则有故：故：下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录 可见，电路使频率大于可见，电路使频率大于 0 的信号通过，而小于的信号通过，而小于 0 的信号被阻止，称为的信号被阻止，称为有源高通滤波器有源高通滤波器。,0时时当当 ,时时当当 20f0）（1）（j uATf0）（juAT 0）（j T 01Fioj11）（j）（j）（j RRUUT若频率 若频率 若频率 若频率 为变量，则为变量，则为变量，则为变量，则电路的传递函数电路的传递函数电路的传递函数电路的传递函数 0

12、f0j1 uA其模为其模为,0时时当当 2）（jf0uAT 幅频特幅频特性性f021uA 0|Auf0|T（j）|O下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录 SuC+ui+uo+模拟开关模拟开关模拟输入信号模拟输入信号1.1.电路电路16.3.2 16.3.2 采样保持电路采样保持电路采样保持电路采样保持电路 采样保持电路采样保持电路，多用于模，多用于模-数转换电路（数转换电路（A/D）之前。由于）之前。由于 A/D 转换需要一定的时间，所以在转换需要一定的时间，所以在进行进行 A/D 转换前必须对模拟量进行瞬间采样，并把转换前必须对模拟量进行瞬间采样，并把采样值保存一段时间，以满

13、足采样值保存一段时间，以满足 A/D 转换电路的需要转换电路的需要。用于数字电用于数字电用于数字电用于数字电路、计算机控制及路、计算机控制及路、计算机控制及路、计算机控制及程序控制等装置中程序控制等装置中程序控制等装置中程序控制等装置中。采样存储采样存储电容电容控制信号控制信号电压跟随器电压跟随器下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录2.2.工作原理工作原理工作原理工作原理16.3.2 16.3.2 采样保持电路采样保持电路采样保持电路采样保持电路1.1.电路电路电路电路采样阶段采样阶段采样阶段采样阶段：uG为高电平，为高电平，S 闭合闭合（场效应管导场效应管导通通），ui对存储电容对存储电容 C 充电，充电，uo=uC=ui。保持阶段保持阶段保持阶段保持阶段：uG为 为 0，S 断开断开（场效应管截止场效应管截止），输出输出 保持该阶段开始瞬间的值不保持该阶段开始瞬间的值不变。变。采样脉冲采样脉冲采样脉冲采样脉冲uito