集成運算放大器及應(yīng)用

1、第第5章章集成運算放大器及應(yīng)用集成運算放大器及應(yīng)用軍用品：軍用品：-55+125 C工業(yè)品：工業(yè)品： -40+85 C商業(yè)品：商業(yè)品： 0+70 C耐高溫器件可工作在耐高溫器件可工作在+175 C5.1 集成運算放大器簡介集成運算放大器簡介 集成運算放大電路可實現(xiàn)不同的用途集成運算放大電路可實現(xiàn)不同的用途。信號放大；信號放大；信號運算：加、減、乘、除、對數(shù)、反對數(shù)、信號運算：加、減、乘、除、對數(shù)、反對數(shù)、平方、開方等；平方、開方等；信號的處理：濾波、調(diào)制以及波形的產(chǎn)生和信號的處理：濾波、調(diào)制以及波形的產(chǎn)生和變換。變換。輸輸入入級級中中間間級級輸輸出出級級輸出端輸出端反相輸入端反相輸入端同相輸入

2、端同相輸入端偏置電路偏置電路保護電路保護電路直流電源直流電源1. 集成運算放大器的組成集成運算放大器的組成5.1.1 集成運算放大器的集成運算放大器的組成、特點以及圖形符號組成、特點以及圖形符號 偏置電路偏置電路：鏡像電流源，微電流源。為三極管提供：鏡像電流源，微電流源。為三極管提供直流電源。直流電源。輸入級：輸入級：差分放大電路。減少零漂、提高共模抑制差分放大電路。減少零漂、提高共模抑制比和輸入電阻。比和輸入電阻。中間級：采用中間級：采用共發(fā)射極電路，增大電壓倍數(shù)。共發(fā)射極電路，增大電壓倍數(shù)。輸出級：輸出級：由對稱互補的功率放大器和射極輸出器組由對稱互補的功率放大器和射極輸出器組成，增強成，

3、增強帶負載的能力。帶負載的能力。習(xí)慣用符號習(xí)慣用符號國家標準符號國家標準符號+-+-2. 集成運放的符號集成運放的符號集成運放實質(zhì)上是一種雙端輸入、單端輸出的具有集成運放實質(zhì)上是一種雙端輸入、單端輸出的具有高電壓放大倍數(shù)，高輸入阻抗、低輸出阻抗的直接高電壓放大倍數(shù)，高輸入阻抗、低輸出阻抗的直接耦合放大器。耦合放大器。3. 特點特點1. 等效電路模型等效電路模型差模輸入電壓：差模輸入電壓：uid開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)：開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)：Aud 差模輸入電阻：差模輸入電阻：rid輸出電阻：輸出電阻：r0uiduoridAud uidro-5.1.2 集成運算放大器的集成運算放大器的電壓傳輸特性和

4、等效電路模型電壓傳輸特性和等效電路模型 u+ 同相端輸入電壓同相端輸入電壓u- - 反相端輸入電壓反相端輸入電壓差模輸入電壓：差模輸入電壓：uid = u- u+輸入輸入/輸出的關(guān)系：輸出的關(guān)系： uo = -Aud(u- u+)uu+i+i-uiduoridAud uidro-2. 輸入輸入/輸出的關(guān)系輸出的關(guān)系uo= f (uid)線性區(qū)：線性區(qū)：uo = -Aud( (u- u+)非線性區(qū)非線性區(qū)：uid = u- u+uo0-Uo(sat) + Uo(sat) u u+時時 uo = - Uo(sat) 正、負飽和值分別接近正、負電源電壓。正、負飽和值分別接近正、負電源電壓。+-u-u

5、+u0uid3. 電壓傳輸特性電壓傳輸特性1. 差模開環(huán)電壓放大倍數(shù)差模開環(huán)電壓放大倍數(shù) ：Aud的的典型值：典型值：100 140 dBdBlg20i0udUUA2. 最大差模輸入電壓最大差模輸入電壓 ：Uidmax指集成運算放大器的反相輸入端和同相輸入端之間指集成運算放大器的反相輸入端和同相輸入端之間能承受的最大電壓值。能承受的最大電壓值。當當 Uid過大時，反偏的過大時，反偏的 PN 結(jié)可能因反壓過大而被結(jié)可能因反壓過大而被擊穿。擊穿。NPN 管管 Uidmax = 5 V、橫向、橫向 PNP 管管 Uidmax = 30 V、CF741 為為 Uidmax = 30 V。5.1.3 集

6、成運算放大器的主要參數(shù)集成運算放大器的主要參數(shù)在一定電源電壓下，集成運放輸出電壓和輸入電壓在一定電源電壓下，集成運放輸出電壓和輸入電壓保持不失真關(guān)系的輸出電壓的峰值稱為最大輸出電保持不失真關(guān)系的輸出電壓的峰值稱為最大輸出電壓。壓。UOPP的值比電源電壓小。的值比電源電壓小。如電源電壓為如電源電壓為15V， U OPP為為10V左右。左右。如電源電壓如電源電壓 15 V，U OPP 為為 13 14 V3. 最大輸出電壓：最大輸出電壓：UOPP指集成運放反相輸入端和同相輸入端之間的電阻值。指集成運放反相輸入端和同相輸入端之間的電阻值。它標志集成運放輸入端向差模信號源索取信號電流它標志集成運放輸入

7、端向差模信號源索取信號電流的能力大小。的能力大小。約為：幾十約為：幾十k 幾幾M5. 輸出電阻輸出電阻 ：r0指集成運放輸出級的輸出電阻。它反應(yīng)了運放的帶指集成運放輸出級的輸出電阻。它反應(yīng)了運放的帶負載能力。約幾十負載能力。約幾十 幾百幾百。4. 差模輸入電阻：差模輸入電阻：rid（1） 查閱手冊了解引腳的排列及功能；查閱手冊了解引腳的排列及功能；（2） 檢查接線有否錯誤或虛連，輸出端不能與地、檢查接線有否錯誤或虛連，輸出端不能與地、電源短路；電源短路；（3） 輸入信號應(yīng)遠小于輸入信號應(yīng)遠小于 UidM 和和 UicM，以防損壞器，以防損壞器件件;（4） 電源不能接反或過高，拔器件時必須斷電；

8、電源不能接反或過高，拔器件時必須斷電；（5） 輸入端外接直流電阻要相等。輸入端外接直流電阻要相等。（6）調(diào)零）調(diào)零使用注意事項使用注意事項集成運放的類型及其特點和應(yīng)用。集成運放的類型及其特點和應(yīng)用。課外閱讀課外閱讀 3開環(huán)電壓放大倍數(shù)（增益）：開環(huán)電壓放大倍數(shù)（增益）：Aud 差模輸入電阻：差模輸入電阻：rid 輸出電阻：輸出電阻：r0 0 共模抑制比：共模抑制比： KCMR 5.1.4 理想運放的基本特點理想運放的基本特點因為，因為，rid 則，則， i+= i 0 “虛斷虛斷” uu+i+uiduoridAud uidro-（1）理想運放工作的）理想運放工作的“虛斷虛斷”當理想運放工作在當

9、理想運放工作在線性區(qū)線性區(qū)時，有：時，有： uo =- Aud( (u- u+ )則，則， u+= u “虛短虛短”因為因為 ，Aud 運放的線性范圍運放的線性范圍很很小，小，必須加必須加深度深度負反饋才能負反饋才能其工作于線性區(qū)。其工作于線性區(qū)。（2）理想運放工作的）理想運放工作的“虛短虛短”0ud0-Auuuuu+i+uiduoridAud uidro-仍有仍有“虛斷虛斷” i+= i 0 。uid = u- u+uo0-Uo(sat) + Uo(sat) u u+時時 uo = - Uo(sat) u u+時時 uo = - Uo(sat) 比較器是集成運放工作在非線性區(qū)的典型應(yīng)用。比較

10、器是集成運放工作在非線性區(qū)的典型應(yīng)用。u UR 時，時，uo = Uo (sat) uiUR 時，時，uo = +Uo (sat)波形變換波形變換+-R1R2URuiu0Uo(sat) +Uo(sat)uiuo0（2）過零電壓比較器）過零電壓比較器將正弦波變?yōu)榉讲▽⒄也ㄗ優(yōu)榉讲╰ui0tuo+Uo(sat)Uo(sat)波形變換波形變換+-R1R2uiu0RFUo(sat) +Uo(sat)uiuo0UTH1)(O(sat)F22TH1URRRUTH1iUuu設(shè)初始狀態(tài)設(shè)初始狀態(tài)00u若若TH1iUuu正反饋正反饋ui（3）滯回比較器）滯回比較器則則 若若若若)(O(sat)F22TH2URRRU-TH2iUuu+-R1R2uiu0