電工學簡明教程(第二版)秦增煌第11章

1、第十一章：運算放大器第十一章：運算放大器第第 11 章章 運算放大器運算放大器11.1 運算放大器簡單介紹運算放大器簡單介紹11.3 運算放大器在信號方面的應用運算放大器在信號方面的應用11.4 運算放大器在信號處理方面的應用運算放大器在信號處理方面的應用11-5 11-5 運算放大器在波形產(chǎn)生方面的應用運算放大器在波形產(chǎn)生方面的應用11-6 11-6 使用運算放大器應注意的幾個問題使用運算放大器應注意的幾個問題 第十一章：運算放大器第十一章：運算放大器第十一章：運算放大器第十一章：運算放大器第第 11 章章 運算放大器運算放大器分立電路分立電路是由各種單個元件聯(lián)接起來的電子電路。是由各種單個

2、元件聯(lián)接起來的電子電路。 集成電路特點：體積小、重量輕、功耗低、可靠集成電路特點：體積小、重量輕、功耗低、可靠性高、價格低。性高、價格低。集成電路分類集成電路分類集成電路集成電路是把整個電路的各個元件以及相互之是把整個電路的各個元件以及相互之間的聯(lián)接同時制造在一塊半導體芯片上，組成一間的聯(lián)接同時制造在一塊半導體芯片上，組成一個不可分的整體。個不可分的整體。按集成度按集成度按導電類型按導電類型按功能按功能小、中、大和超大規(guī)模小、中、大和超大規(guī)模雙、單極性和兩種兼容雙、單極性和兩種兼容數(shù)字和模擬數(shù)字和模擬第十一章：運算放大器第十一章：運算放大器用于模擬運算、信號處理、信號測量、波用于模擬運算、信號

3、處理、信號測量、波形轉(zhuǎn)換、自動控制等領域。形轉(zhuǎn)換、自動控制等領域。集成運放是具有很高開環(huán)電壓放大倍數(shù)的直集成運放是具有很高開環(huán)電壓放大倍數(shù)的直接耦合放大器。接耦合放大器。第第 11 章章 運算放大器運算放大器本章主要討論分析運算放大器的依據(jù)及其本章主要討論分析運算放大器的依據(jù)及其在信號運算、信號處理、波形產(chǎn)生方面的應用，在信號運算、信號處理、波形產(chǎn)生方面的應用，并介紹放大電路中的負反饋。并介紹放大電路中的負反饋。第十一章：運算放大器第十一章：運算放大器輸出端輸出端 11.1.1 集成運放的組成集成運放的組成11.1 運算放大器簡單介紹運算放大器簡單介紹偏置偏置電路電路輸入級輸入級中間級中間級輸

4、出級輸出級輸入端輸入端第十一章：運算放大器第十一章：運算放大器 輸入級：輸入級：輸入電阻高，能減小零點漂移和抑制輸入電阻高，能減小零點漂移和抑制干擾信號，都采用帶恒流源的差放干擾信號，都采用帶恒流源的差放 。 中間級：中間級：要求電壓放大倍數(shù)高。常采用帶恒流要求電壓放大倍數(shù)高。常采用帶恒流源的共發(fā)射極放大電路構成。源的共發(fā)射極放大電路構成。 輸出級：輸出級：與負載相接，要求輸出電阻低，帶負與負載相接，要求輸出電阻低，帶負載能力強，一般由互補對稱電路或射極輸出器載能力強，一般由互補對稱電路或射極輸出器構成。構成。 偏置電路偏置電路 :提供穩(wěn)定和和合適的偏置電流，決定提供穩(wěn)定和和合適的偏置電流，決

5、定靜態(tài)工作點，由各種恒流源等電路組成靜態(tài)工作點，由各種恒流源等電路組成第十一章：運算放大器第十一章：運算放大器運算放大器的符號運算放大器的符號反相反相輸入端輸入端uo+uu +同相同相輸入端輸入端信號傳信號傳輸方向輸方向輸出端輸出端+Auo理想理想運放開環(huán)運放開環(huán)電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù)實際運放開環(huán)實際運放開環(huán)電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù)11.1.2 11.1.2 主要參數(shù)主要參數(shù)1. 最大輸出電壓最大輸出電壓 UOPP 能使輸出和輸入保持不失真關系的最大輸出電壓。能使輸出和輸入保持不失真關系的最大輸出電壓。2. 開環(huán)差模電壓增益開環(huán)差模電壓增益 Auo 運放沒有接反饋電路時的差模電壓放大倍數(shù)。運

6、放沒有接反饋電路時的差模電壓放大倍數(shù)。 Auo愈高，所構成的運算電路越穩(wěn)定，運算精度也越高。愈高，所構成的運算電路越穩(wěn)定，運算精度也越高。6. 共模輸入電壓范圍共模輸入電壓范圍 UICM 運放所能承受的共模輸入電壓最大值。超出此值，運放所能承受的共模輸入電壓最大值。超出此值，運放的共模抑制性能下降，甚至造成器件損壞。運放的共模抑制性能下降，甚至造成器件損壞。3. 輸入失調(diào)電壓輸入失調(diào)電壓 UIO4. 輸入失調(diào)電流輸入失調(diào)電流 IIO5. 輸入偏置電流輸入偏置電流 IIB第十一章：運算放大器第十一章：運算放大器理想的理想的運算放大器。理想化的主要條件：運算放大器。理想化的主要條件：1. 開環(huán)電壓

7、放大倍數(shù)開環(huán)電壓放大倍數(shù) 2. 開環(huán)輸入電阻開環(huán)輸入電阻3. 開環(huán)輸出電阻開環(huán)輸出電阻4. 共模抑制比共模抑制比11.1.2 理想運算放大器及其分析依據(jù)理想運算放大器及其分析依據(jù) ouA idr0or CMRRK在分析運算放大器的電路時，一般將它看成是在分析運算放大器的電路時，一般將它看成是用理想運算放大器分析電路可使問題大大簡化，用理想運算放大器分析電路可使問題大大簡化，因此后面對運算放大器的分析都是按其理想化條因此后面對運算放大器的分析都是按其理想化條件進行的。重要性件進行的。重要性第十一章：運算放大器第十一章：運算放大器 11.1.2 理想運算放大器及其分析依據(jù)理想運算放大器及其分析依據(jù)

8、 表示運算放大器輸出電壓與輸入電壓之間關系的表示運算放大器輸出電壓與輸入電壓之間關系的曲線稱為曲線稱為傳輸特性傳輸特性。uo= f (ui)線性區(qū)：線性區(qū)：uo = Auo( (u+ u)非線性區(qū)：非線性區(qū)：u+ u 時，時， uo = +Uo(sat) u+ UR 時，時， uo = Uo(sat)ui UR 時，時， uo = +Uo(sat)ui = UR 時，時， uo 發(fā)生躍變發(fā)生躍變uoiuOuoR1R2ui+UR+uR閾值電壓閾值電壓(門限電平門限電平)：輸出躍變所對應的輸入電壓。：輸出躍變所對應的輸入電壓。 第十一章：運算放大器第十一章：運算放大器ui UR，uo=+ Uo (

9、sat)ui UR， uo= +UOM，T 導通。導通。 KA 動作，動作，切斷電源。切斷電源。R1R2URRR4KA+UCCTR3+uiuo溫度未超過規(guī)定值，溫度未超過規(guī)定值，Ui UR， uo= UOM，T 截止。截止。 KA 不動作。不動作。電壓傳電壓傳輸特性輸特性uoiuO 例例 2 電路如圖所示，電路如圖所示，ui 是一正弦電壓，畫出是一正弦電壓，畫出 uo 的波形。的波形。OiutR1R2uiuo+ou ou CDRLR 解解 運放為同相輸入過零電壓比較器運放為同相輸入過零電壓比較器uoOtOtou Otou 各電壓波形如右圖所示。各電壓波形如右圖所示。返回返回第十一章：運算放大器第十一章：運算放大器11.7 使用運算放大器應注意的幾個問題使用運算放大器應注意的幾個問題1. 選用元件選用元件2. 2. 消振消振( () )3. 調(diào)零調(diào)零4. 保護保護uoRFR1ui+R2D1D2( (1) ) 輸入端保護輸入端保護第十一章：運算放大器第十一章：運算放大器11.7 使用運算放大器應注意的幾個問題使用運算放大器應注意的幾個問題4. 保護保護( (2) )輸出端保護輸出端保護+UURFR1ui+R2R3D2uo( (3