16第十六講 集成運(yùn)放的結(jié)構(gòu)、工作原理和主要參數(shù).ppt

1、7-1 集成運(yùn)放的特點(diǎn)及典型運(yùn)放簡(jiǎn)介,7-2 集成運(yùn)放的特性參數(shù),7-3 理想的集成運(yùn)放,第七章 集成運(yùn)算放大器,7-4 集成運(yùn)放的線性應(yīng)用,7-5 集成運(yùn)放的非線性應(yīng)用,集成運(yùn)算放大器，簡(jiǎn)稱集成運(yùn)放，是一 個(gè)高性能的直接耦合多級(jí)放大電路，因首先用于運(yùn)算，故而得名。,1、采用直接耦合方式，充分利用管子性能良好的一致性， 采用差分放大電路和電流源電路。,通用型集成運(yùn)放：,單運(yùn)放LM741 ；,四運(yùn)放LM324,專用型集成運(yùn)放：,高精度型：AD797,7-1 集成運(yùn)放的特點(diǎn)和及典型運(yùn)放簡(jiǎn)介,2、用有源器件代替無(wú)源元件，如用晶體管代替占面積大的 大電阻，三極管當(dāng)二極管用等。,3、利用縱向NPN管值較

2、大、橫向PNP管的耐壓比較高的特 點(diǎn)，接成復(fù)合管的組態(tài)，形成性能優(yōu)良的各種放大電路。,一、 集成運(yùn)放的特點(diǎn),集成運(yùn)放的分類：,4、體積小、可靠性高、功耗低、成本低、使用方便。,二、 集成運(yùn)放的一般構(gòu)成（通用型）,偏置電路：,由恒流源電路組成，向各放大級(jí)提供合適的偏置電流；,輸 入 級(jí)：,大多采用差動(dòng)放大電路，要求輸入電阻大，共模抑制比高，耐壓高；,中 間 級(jí)：,輸 出 級(jí)：,主放大器，多采用共射放大電路，要求有足夠大的放大能力；,一般為互補(bǔ)推挽功率放大器，要求輸出電阻小，輸出電壓盡可能大，通常含有保護(hù)電路。,三、 集成運(yùn)放的符號(hào)和封裝,若將集成運(yùn)放看成一個(gè)黑盒子，則可等效為一個(gè)雙端輸入單端輸出

3、的高性能差分放大電路。,1、電路符號(hào):,同相輸入端,反相輸入端,同相輸入端：信號(hào)從該端輸入時(shí)，輸出與輸入相位相同。,反相輸入端：信號(hào)從該端輸入時(shí)，輸出與輸入相位相反。,2、封裝,金屬圓殼式；雙列直插式；扁平式,四、集成運(yùn)放電路簡(jiǎn)介-LM741,對(duì)于集成運(yùn)放電路，應(yīng)首先找出偏置電路，然后根據(jù)信號(hào)流通順序，將其分為輸入級(jí)、中間級(jí)和輸出級(jí)。,雙入單出的共集-共基差分放大電路,復(fù)合管為放大管、恒流源作負(fù)載的共射放大電路,用UBE倍增電路消除交越失真的互補(bǔ)推挽輸出級(jí),四、集成運(yùn)放電路簡(jiǎn)介-LM741,T1T7組成差分式放大電路； T1、T3和T2、T4組成復(fù)合差分電路； 采用共集形式可以提高輸入阻抗，共

4、基形式頻帶寬； T3、T4為橫向PNP管，耐壓高，因此允許的共模輸入電壓大； T5、T6 、T7組成精密鏡像電流源作為T3、T4的有源負(fù)載，能有效地提高共模抑制比； Rp為外接的調(diào)零電位器，通過(guò)調(diào)節(jié)Rp可以保證靜態(tài)時(shí)輸出為零。,四、集成運(yùn)放電路簡(jiǎn)介-LM741,T16T17組成復(fù)合管共射放大電路，T13B作為有源負(fù)載，交流電阻很大，所以本級(jí)可以獲得很高的電壓增益，同時(shí)具有較高的輸入電阻。 電容CC用于相位補(bǔ)償（密勒）補(bǔ)償，避免電路產(chǎn)生自激振蕩。,四、集成運(yùn)放電路簡(jiǎn)介-LM741,T14T20組成互補(bǔ)推挽輸出電路。 T19作二極管用，與T18、R8組成UBE倍增電路，使電路工作在甲乙類狀態(tài)，消除

5、交越失真。 T24為射極跟隨器，起隔離作用，減小輸出級(jí)對(duì)中間級(jí)的負(fù)載影響。,四、集成運(yùn)放電路簡(jiǎn)介-LM741,正常工作時(shí)，T15、T21處于截止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)電流過(guò)大時(shí)，R9、R10的壓降增大，T15、T21導(dǎo)通。 T15導(dǎo)通后，對(duì)T14的基極產(chǎn)生分流作用，限制T14的電流，保護(hù)T14。,T21導(dǎo)通后，使T23、T22導(dǎo)通，使T16的基極電位降低，使T24的基極電位升高，導(dǎo)致T20趨于截止，因而限制T20的電流，保護(hù)T20。,四、集成運(yùn)放電路簡(jiǎn)介-LM741,五、集成運(yùn)放電路簡(jiǎn)介5G14573-A,有源負(fù)載雙入單出差放,有源負(fù)載共源放大電路,相位補(bǔ)償,輸出電阻大，適合于場(chǎng)效應(yīng)管為負(fù)載的電路。,7-2

6、 集成運(yùn)放的主要技術(shù)參數(shù),7-3 理想的集成運(yùn)算放大器,一、理想運(yùn)放的技術(shù)指標(biāo),二、集成運(yùn)放的傳輸特性,三、理想運(yùn)放工作在線性區(qū)的特點(diǎn),四、理想運(yùn)放工作在非線性區(qū)的特點(diǎn),一、理想運(yùn)放的技術(shù)指標(biāo),理想運(yùn)放將各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)理想化的集成運(yùn)放。,二、 集成運(yùn)放的電壓傳輸特性,1、線性區(qū),當(dāng)差模輸入信號(hào)較小時(shí)，輸出與輸入是線性的關(guān)系。,線性范圍很小，一般不超過(guò)0.1mV.,2、非線性區(qū),若差模輸入超出其線性范圍時(shí)， 會(huì)導(dǎo)致運(yùn)放內(nèi)部的某些晶體管飽 和或截止，此時(shí)運(yùn)放的輸出電壓只 有兩種情況，要么為正向飽和值，要么為負(fù)向飽和值。,三、理想運(yùn)放工作在線性區(qū)時(shí)的特點(diǎn),因理想運(yùn)放AOd=；,運(yùn)放工作在線性區(qū)時(shí)：,1

7、、理想運(yùn)放的差模輸入電壓等于零“虛短”,運(yùn)放的兩輸入端電位相等，如同將兩點(diǎn)短路一樣，但實(shí)際上并未真正被短路，將這種現(xiàn)象稱為“虛短 ”。,實(shí)際運(yùn)放AOd越大，將輸入端視為“虛短” 帶來(lái)的誤差越小。,由于理想運(yùn)放rid=，因此兩輸入端均沒(méi)有電流。,2、理想運(yùn)放的輸入電流等于零“虛斷”,運(yùn)放的輸入電流等于0，如同將兩點(diǎn)斷開(kāi)，但實(shí)際上并未真正被斷開(kāi)，將這種現(xiàn)象稱為“虛斷 ” 。,實(shí)際運(yùn)放rid越大，將輸入端視為“虛斷” 帶來(lái)的誤差越小。,“虛短” 和“虛斷”是理想運(yùn)放工作在線性區(qū)時(shí)的兩個(gè)重要結(jié)論，常作為分析運(yùn)放應(yīng)用電路的出發(fā)點(diǎn)，必須牢牢掌握。,由于理想運(yùn)放rO=0，因此運(yùn)放的輸出端可以等效為內(nèi)阻為0的理想電壓源。,3、理想運(yùn)放的輸出端為理想電壓源,1、“虛短”,2、“虛斷”,三、理想運(yùn)放工作在線性區(qū)時(shí)的特點(diǎn),四、 理想運(yùn)放工作在非線性區(qū)時(shí)的特點(diǎn),1、輸出電壓的值只有兩種可能： 或等于正向飽和值； 或等于負(fù)向飽和值。,理想特性,注意：運(yùn)放工作在非線性區(qū)時(shí)， 差模輸入電壓可以較大，所以“虛短”現(xiàn)象不復(fù)存在。,2、理想運(yùn)放的輸入電流等于零“虛斷”,理想運(yùn)放rid=，,時(shí)，發(fā)生電平的轉(zhuǎn)換。,