任務(wù)二集成運(yùn)算放大器

1、電話：電話：XXXXXXXXXX主講：主講：XXXXXXXXXX任務(wù)二任務(wù)二 集成運(yùn)放的簡單運(yùn)算電路分析集成運(yùn)放的簡單運(yùn)算電路分析u 學(xué)會(huì)測試集成運(yùn)算放大器的比例，求和及減法運(yùn)算關(guān)系。學(xué)會(huì)測試集成運(yùn)算放大器的比例，求和及減法運(yùn)算關(guān)系。u 能正確分析集成運(yùn)算放大器的測試結(jié)果。能正確分析集成運(yùn)算放大器的測試結(jié)果。123技能點(diǎn)技能點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)職業(yè)素養(yǎng)職業(yè)素養(yǎng)u 掌握運(yùn)算放大器的性能及特點(diǎn)；掌握運(yùn)算放大器的性能及特點(diǎn)；u 掌握運(yùn)放應(yīng)用電路的功能。掌握運(yùn)放應(yīng)用電路的功能。u 培養(yǎng)學(xué)生集成運(yùn)放基礎(chǔ)知識(shí)素養(yǎng)以及集成運(yùn)放電路的培養(yǎng)學(xué)生集成運(yùn)放基礎(chǔ)知識(shí)素養(yǎng)以及集成運(yùn)放電路的 測技能素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生分工合作的協(xié)作

2、精神和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臏y技能素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生分工合作的協(xié)作精神和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?作風(fēng)，提高學(xué)生綜合素質(zhì)。作風(fēng)，提高學(xué)生綜合素質(zhì)。主要內(nèi)容主要內(nèi)容一、一、相關(guān)知識(shí)相關(guān)知識(shí)u 集成運(yùn)算放大器的組成及電路符號(hào)集成運(yùn)算放大器的組成及電路符號(hào)。u 集成運(yùn)放的應(yīng)用集成運(yùn)放的應(yīng)用電路分析。電路分析。二、實(shí)訓(xùn)任務(wù)二、實(shí)訓(xùn)任務(wù)u 集成運(yùn)放運(yùn)算電路的測試。集成運(yùn)放運(yùn)算電路的測試。1 1、 集成運(yùn)算放大器的簡單介紹集成運(yùn)算放大器的簡單介紹 集成運(yùn)算放大器是一種具有很高放大倍數(shù)的多級(jí)直接耦合放大電集成運(yùn)算放大器是一種具有很高放大倍數(shù)的多級(jí)直接耦合放大電路。是發(fā)展最早、應(yīng)用最廣泛的一種模擬集成電路。路。是發(fā)展最早、應(yīng)用最廣泛的一種模擬集成

3、電路。 集成電路集成電路 是把整個(gè)電路的各個(gè)元件以及相互之是把整個(gè)電路的各個(gè)元件以及相互之間的聯(lián)接同時(shí)制造在一塊半導(dǎo)體芯片上間的聯(lián)接同時(shí)制造在一塊半導(dǎo)體芯片上, , 組成一個(gè)不可分的整體。組成一個(gè)不可分的整體。1 1、 集成運(yùn)算放大器的簡單介紹集成運(yùn)算放大器的簡單介紹體積體積小小重量輕重量輕功耗低功耗低可靠可靠性高性高價(jià)格低價(jià)格低集成電集成電路特點(diǎn)路特點(diǎn)數(shù)字和模擬數(shù)字和模擬雙、單極性和兩種兼容雙、單極性和兩種兼容1 1、 集成運(yùn)算放大器的簡單介紹集成運(yùn)算放大器的簡單介紹小、中、大和超大規(guī)模小、中、大和超大規(guī)模集成電路集成電路分類分類按集成度按集成度按導(dǎo)電類型按導(dǎo)電類型按功能按功能集成運(yùn)算放大器

4、的特點(diǎn)集成運(yùn)算放大器的特點(diǎn)1 1、 集成運(yùn)算放大器的簡單介紹集成運(yùn)算放大器的簡單介紹點(diǎn)擊出現(xiàn)點(diǎn)擊出現(xiàn)1 12 23 34 4元器件參數(shù)的一致性和對(duì)稱性好；元器件參數(shù)的一致性和對(duì)稱性好；電阻的阻值受到限制，大電阻常用三極管電阻的阻值受到限制，大電阻常用三極管恒流源代替，電位器需外接；恒流源代替，電位器需外接；電容的容量受到限制，電感不能集成，故電容的容量受到限制，電感不能集成，故大電容、電感大電容、電感 和變壓器均需外接；和變壓器均需外接； 二極管多用三極管的發(fā)射結(jié)代替。二極管多用三極管的發(fā)射結(jié)代替。集成運(yùn)算集成運(yùn)算放大器的放大器的特點(diǎn)特點(diǎn)運(yùn)算放大器方框圖運(yùn)算放大器方框圖輸入電阻高，能減小零點(diǎn)漂

5、輸入電阻高，能減小零點(diǎn)漂移和抑制干擾信號(hào)，都采用移和抑制干擾信號(hào)，都采用帶恒流源的差分放大器帶恒流源的差分放大器 。1 1、1 1 集成運(yùn)放的組成集成運(yùn)放的組成1 1、1 1 集成運(yùn)放的組成集成運(yùn)放的組成運(yùn)算放大器方框圖運(yùn)算放大器方框圖要求電壓放大倍數(shù)高。要求電壓放大倍數(shù)高。常采用帶恒流源的共常采用帶恒流源的共發(fā)射極放大電路構(gòu)成。發(fā)射極放大電路構(gòu)成。1 1、1 1 集成運(yùn)放的組成集成運(yùn)放的組成運(yùn)算放大器方框圖運(yùn)算放大器方框圖與負(fù)載相接，要求輸出電與負(fù)載相接，要求輸出電阻低，帶負(fù)載能力強(qiáng)，一阻低，帶負(fù)載能力強(qiáng)，一般由互補(bǔ)功率放大電路或般由互補(bǔ)功率放大電路或射極輸出器構(gòu)成。射極輸出器構(gòu)成。1 1、

6、1 1 集成運(yùn)放的組成集成運(yùn)放的組成運(yùn)算放大器方框圖運(yùn)算放大器方框圖一般由各種恒流一般由各種恒流源等電路組成源等電路組成集成運(yùn)算放大器的管腳和符號(hào)集成運(yùn)算放大器的管腳和符號(hào)反相反相輸入端輸入端同相同相輸入端輸入端信號(hào)傳信號(hào)傳輸方向輸方向輸出端輸出端實(shí)際運(yùn)算放大器實(shí)際運(yùn)算放大器開環(huán)電壓放大倍數(shù)開環(huán)電壓放大倍數(shù)(a)(a)符號(hào)符號(hào)(b)(b)引腳引腳1 1、2 2 集成運(yùn)放的電路符號(hào)集成運(yùn)放的電路符號(hào) u u+ + u u u uo o1 1、3 3 集成運(yùn)放的特點(diǎn)集成運(yùn)放的特點(diǎn)1 1、 3 3、1 1電壓傳輸特性電壓傳輸特性 u uo o= = f f ( (u ui i) ) + +U Uo(

7、sato(sat) )U Uo(sato(sat) )線性區(qū)線性區(qū)理想特性理想特性實(shí)際特性實(shí)際特性飽和區(qū)飽和區(qū) O O理想運(yùn)算放大器圖形符號(hào)理想運(yùn)算放大器圖形符號(hào) U Uo(sato(sat) )與運(yùn)算放大器的電源電壓有關(guān)與運(yùn)算放大器的電源電壓有關(guān), , 一般較電源電壓低一般較電源電壓低1-2V1-2V。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(shí)，時(shí)，uo = +Uo(sat) u+ u u 時(shí)，時(shí)， u uo o = = + + U Uo(sato(sat) ) u u+ + u u u 時(shí)，時(shí)， u uo o = + = + U Uo o (sat) (sat)

8、u u+ + uuu 時(shí)，時(shí)，u uo o= += +U Uo o (sat) (sat) u u+ +uu 時(shí)，時(shí)，u uo o= = U Uo o (sat) (sat) 即即 u ui iUUUR R 時(shí)，時(shí)，u uo o = = U Uo o (sat)(sat)可見，在可見，在 ui =UR 處輸出電壓處輸出電壓 uo 發(fā)生躍變。發(fā)生躍變。運(yùn)算放大器處于開環(huán)狀態(tài)運(yùn)算放大器處于開環(huán)狀態(tài)參考電壓參考電壓Uuoui+ R1+Uuoui+ R1+R RR2 2R RR2 2Ouot +Uo (sat) Uo (sat)t1t2 電壓傳輸特性電壓傳輸特性u(píng)iuoOURuitOUR2 2、4 4

9、 基本電壓比較器基本電壓比較器單限電壓比較器：單限電壓比較器：當(dāng)當(dāng) u ui i 單方向變化時(shí)，單方向變化時(shí)，u uo o只變化一次。只變化一次。u ui i UUR R，u uo o=+ =+ U Uo o (sat)(sat)u ui i UUR R，u uo o= = U Uo o (sat)(sat) uiuoOUR輸入信號(hào)接在同相端輸入信號(hào)接在同相端電壓傳輸特性電壓傳輸特性u(píng)iuoOUR思考思考2 2、4 4、1 1、 輸入信號(hào)接在反相端輸入信號(hào)接在反相端Ot +Uo(sat) Uo(sat)uo輸入信號(hào)接在同相端輸入信號(hào)接在同相端uitOUROuot +Uo (sat) Uo (s

10、at)t1t22 2、4 4、2 2、 輸入信號(hào)接在反相端輸入信號(hào)接在反相端2 2、4 4、3 3、 輸出帶限幅的電壓比較器輸出帶限幅的電壓比較器設(shè)穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓為設(shè)穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓為U UZ Z，忽略穩(wěn)壓管的正向?qū)▔航岛雎苑€(wěn)壓管的正向?qū)▔航祫t則 u ui i U UR R，u uo o = = U UZ ZUZ UZ 電壓傳輸特性電壓傳輸特性 Uo(sat) +Uo(sat)uiuoOURuou ui iUUUR R 時(shí)，時(shí)，u uo o = = U Uo o (sat) (sat) RDZ限幅作用限幅作用2 2、4 4、4 4 過零電壓比較器過零電壓比較器 電壓傳輸特性電壓傳輸特性U

11、o(sat)tuo+Uo(sat) 過零比較器用途非常廣泛，在交過零比較器用途非常廣泛，在交流調(diào)壓、電氣控制系統(tǒng)中經(jīng)常使用。流調(diào)壓、電氣控制系統(tǒng)中經(jīng)常使用。tui電壓傳輸特性電壓傳輸特性u(píng)oiuO例例: : 電路如圖所示電路如圖所示, , u ui i 是一正弦電壓是一正弦電壓, , 畫出畫出 u uo o 的波形。的波形。Oiut 解解: : (1) (1) 運(yùn)算放大器為同相輸入過零電壓比較器運(yùn)算放大器為同相輸入過零電壓比較器Otou 輸入和輸出電壓波形輸入和輸出電壓波形ou 2 2、4 4、4 4 過零電壓比較器過零電壓比較器 集成運(yùn)算放大器的用途廣泛，在使用前必須進(jìn)行測試，使用中應(yīng)注意集

12、成運(yùn)算放大器的用途廣泛，在使用前必須進(jìn)行測試，使用中應(yīng)注意其電參數(shù)和極限參數(shù)符合電路要求，同時(shí)還應(yīng)注意以下問題。其電參數(shù)和極限參數(shù)符合電路要求，同時(shí)還應(yīng)注意以下問題。 3 3、使用運(yùn)算放大器應(yīng)注意的幾個(gè)問題、使用運(yùn)算放大器應(yīng)注意的幾個(gè)問題選用選用元件元件消振消振保護(hù)保護(hù)調(diào)零調(diào)零3 3、使用運(yùn)算放大器應(yīng)注意的幾個(gè)問題、使用運(yùn)算放大器應(yīng)注意的幾個(gè)問題 3 3、 調(diào)零調(diào)零 為了提高集成運(yùn)算放大器的為了提高集成運(yùn)算放大器的精度精度, ,消除因失調(diào)電壓和失調(diào)消除因失調(diào)電壓和失調(diào)電流引起的誤差電流引起的誤差, ,需要對(duì)集成需要對(duì)集成運(yùn)算放大器進(jìn)行調(diào)零。運(yùn)算放大器進(jìn)行調(diào)零。集成運(yùn)算放大器的調(diào)零電路有兩類，一

13、集成運(yùn)算放大器的調(diào)零電路有兩類，一類是內(nèi)調(diào)零，集成運(yùn)算放大器設(shè)有外接類是內(nèi)調(diào)零，集成運(yùn)算放大器設(shè)有外接調(diào)零電路的引線端調(diào)零電路的引線端, ,按說明書連接即可，按說明書連接即可，如常用的如常用的741741，其中電位器，其中電位器RPRP可選擇可選擇10k10k的電位器的電位器, , 點(diǎn)擊右下角如圖出現(xiàn)。點(diǎn)擊右下角如圖出現(xiàn)。如圖如圖 當(dāng)輸入端所加的電壓過高時(shí)會(huì)損壞集成運(yùn)算放大器，可在輸入端加入兩個(gè)當(dāng)輸入端所加的電壓過高時(shí)會(huì)損壞集成運(yùn)算放大器，可在輸入端加入兩個(gè)反向并聯(lián)的二極管，如圖所示，將輸入電壓限制在二極管的正向壓降以內(nèi)。反向并聯(lián)的二極管，如圖所示，將輸入電壓限制在二極管的正向壓降以內(nèi)。4 4

14、、 保護(hù)保護(hù)3 3、使用運(yùn)算放大器應(yīng)注意的幾個(gè)問題、使用運(yùn)算放大器應(yīng)注意的幾個(gè)問題 (1) (1)輸入端保護(hù)輸入端保護(hù)輸入端保護(hù)輸入端保護(hù)ui1uORRui2ui1uORRui2 為了防止輸出電壓過大為了防止輸出電壓過大, ,可利用穩(wěn)壓管來保護(hù)，如圖所示，將兩個(gè)穩(wěn)可利用穩(wěn)壓管來保護(hù)，如圖所示，將兩個(gè)穩(wěn)壓管反向串聯(lián)，就可將輸出電壓限制在穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值壓管反向串聯(lián)，就可將輸出電壓限制在穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值U UZ Z的范圍內(nèi)。的范圍內(nèi)。輸出端保護(hù)輸出端保護(hù) 4 4、 保護(hù)保護(hù)3 3、使用運(yùn)算放大器應(yīng)注意的幾個(gè)問題、使用運(yùn)算放大器應(yīng)注意的幾個(gè)問題 (2) (2)輸出端保護(hù)輸出端保護(hù) 為了防止正負(fù)電源接反，

15、可用二極管保護(hù)，若電源接錯(cuò)，二極管反向截為了防止正負(fù)電源接反，可用二極管保護(hù)，若電源接錯(cuò)，二極管反向截止，集成運(yùn)算放大器上無電壓，如圖所示。止，集成運(yùn)算放大器上無電壓，如圖所示。 3 3、使用運(yùn)算放大器應(yīng)注意的幾個(gè)問題、使用運(yùn)算放大器應(yīng)注意的幾個(gè)問題 (3) (3)電源保護(hù)電源保護(hù)ui2UEEUCCD1uOui1D2ui2 UEE UEEUCCUCCD1uOui1D2電源保護(hù)電源保護(hù)1 1、電壓跟隨器的調(diào)試、電壓跟隨器的調(diào)試1 1）實(shí)驗(yàn)電路按圖連接實(shí)驗(yàn)電路按圖連接2 2）輸入輸入U(xiǎn) Ui i值，測量值，測量U Uo o值值直流輸入電壓直流輸入電壓U Ui i（V V）-2-2-1-10 0、5

16、 52 2輸出電壓輸出電壓U Uo o（V V）R RL L= = R RL L=5=5、1k1k 由信號(hào)源由信號(hào)源OUTOUT經(jīng)經(jīng)R RP P可調(diào)電阻衰減后輸入可調(diào)電阻衰減后輸入U(xiǎn) Ui i值值任務(wù)實(shí)施步驟：任務(wù)實(shí)施步驟：2 2、反相比例運(yùn)算放大電路的調(diào)試、反相比例運(yùn)算放大電路的調(diào)試U Uo o= = ( (R Rf f / R/ R1 1) ) U Ui i直流輸入電壓直流輸入電壓U Ui i（V V）0 0、1 10 0、3 30 0、2 2輸出電壓輸出電壓U Uo o（V V）測量值測量值 理論估算值理論估算值 比例系數(shù)比例系數(shù)U Uo o / / U Ui i測量值測量值 任務(wù)實(shí)施步

17、驟：任務(wù)實(shí)施步驟：（1 1）根據(jù)電路根據(jù)電路和和所用運(yùn)放的管腳排列圖，所用運(yùn)放的管腳排列圖，確定實(shí)際安裝接線圖。確定實(shí)際安裝接線圖。（2 2）線路無誤后通電，按表中規(guī)定的輸）線路無誤后通電，按表中規(guī)定的輸入電壓入電壓U Ui i值，測量對(duì)應(yīng)的輸出電壓值值，測量對(duì)應(yīng)的輸出電壓值U U。結(jié)果記入表中。并與理論計(jì)算結(jié)果比較，結(jié)果記入表中。并與理論計(jì)算結(jié)果比較，計(jì)算公式：計(jì)算公式：3 3、反相求和運(yùn)算、反相求和運(yùn)算電路的測試電路的測試任務(wù)實(shí)施步驟：任務(wù)實(shí)施步驟：如圖如圖123按圖和所用運(yùn)放的管腳按圖和所用運(yùn)放的管腳排列圖接成反相輸入求排列圖接成反相輸入求和運(yùn)算放大電路，經(jīng)檢和運(yùn)算放大電路，經(jīng)檢查無誤后通電。查無誤后通電。按圖按圖5-2-12和所用運(yùn)和所用運(yùn)放的管腳排列圖接成反放的管腳排列圖接成反相輸入求和運(yùn)算放大電相輸入求和運(yùn)算放大電路，經(jīng)檢查無誤后通電。路，經(jīng)檢查無誤后通電。兩信號(hào)同時(shí)輸入，兩信號(hào)同時(shí)輸入，測量對(duì)應(yīng)的輸出測量對(duì)應(yīng)的輸出電壓值電壓值U。4 4、減法運(yùn)算、減法運(yùn)算電路的測試電路的測試任務(wù)實(shí)施步驟：任務(wù)實(shí)施