第16章-集成运算放大器课件

第第16章章 集成运算放大器集成运算放大器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16.216.2 运算放大器在信号运算方面的应用运算放大器在信号运算方面的应用运算放大器在信号运算方面的应用运算放大器在信号运算方面的应用16.316.3 运算放大器在信号处理方面的应用运算放大器在信号处理方面的应用运算放大器在信号处理方面的应用运算放大器在信号处理方面的应用16.1 集成运算放大器的简单介绍集成运算放大器的简单介绍 集成运算放大器是一种具有很高放大倍数的多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级直接耦合放大电路,是发展最早、应用最广泛的是发展最早、应用最广泛的一种模拟集成电路。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相互之是把整个电路的各个元件以及相互之间的连接同时制造在一块半导体芯片上间的连接同时制造在一块半导体芯片上,组成一个不组成一个不可分的整体。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各类型号集成运算放大器各类型号集成运算放大器16.1.1 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，大电阻常用晶体管恒流电阻的阻值受到限制，大电阻常用晶体管恒流 源代替，电位器需外接；源代替，电位器需外接；3.电感、电容不易集成，常采用外接方式；电感、电容不易集成，常采用外接方式；4.二极管多用晶体管的发射结代替。二极管多用晶体管的发射结代替。16.1.2 电路的简单说明电路的简单说明运算放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：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:一般由各种恒流源等电路组成。一般由各种恒流源等电路组成。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，一般由互补功率放大电路或射极输出器构成。能力强，一般由互补功率放大电路或射极输出器构成。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信号传信号传输方向输方向输出端输出端实际运算放大器实际运算放大器开环电压放大倍数开环电压放大倍数(a)(b)(a)符号符号;(b)引脚引脚16.1.3 主要参数主要参数 1.最大输出电压最大输出电压 UOM 能使输出电压和输入电压保持不失真关系的最大输能使输出电压和输入电压保持不失真关系的最大输 出电压。出电压。2.开环电压放大倍数开环电压放大倍数 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.最大共模输入电压最大共模输入电压 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.输入偏置电流输入偏置电流 IIB(1)开环电压放大倍数开环电压放大倍数(2)差模输入电阻差模输入电阻(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条件，由于实际运算放大器的技术指标接近理想化条件，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 在分析运算放大器时，一般将它看成是理想的在分析运算放大器时，一般将它看成是理想的运运算放大器。理想化的主要条件：算放大器。理想化的主要条件：u+u uO16.1.4 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+uu 时，时，时，时，u uOO=+=+U UOO (sat)(sat)u u+uu 时，时，时，时，u uOO=U UOO (sat)(sat)即即即即 u uI IUUUR R 时，时，时，时，u uOO =U UOO (sat)(sat)可见，在可见，在 uI=UR 处输出电压处输出电压 uO 发生跃变。发生跃变。参考电压参考电压 单限电压比较器：单限电压比较器：单限电压比较器：单限电压比较器：当当 uI 单方向变化时，单方向变化时，uO 只变化一次。只变化一次。uI UR，uO=+UO(sat)uI UR，uO=UO(sat)输入信号接在反相端输入信号接在反相端输入信号接在反相端输入信号接在反相端输入信号接在同相端输入信号接在同相端输入信号接在同相端输入信号接在同相端思考思考输出带限幅的电压比较器输出带限幅的电压比较器输出带限幅的电压比较器输出带限幅的电压比较器UZ UZ限幅作用限幅作用限幅作用限幅作用设稳压管的稳定电压为设稳压管的稳定电压为设稳压管的稳定电压为设稳压管的稳定电压为U UZ Z，忽略稳压管的正向导通压降，忽略稳压管的正向导通压降，忽略稳压管的正向导通压降，忽略稳压管的正向导通压降，则则则则 u uI I U UR R，u uOO =U UZ Zu uI IUUUR R 时，时，时，时，u u OO =U UOO (sat)(sat)uO过零电压比较器过零电压比较器过零电压比较器过零电压比较器 过零电压比较器用途非过零电压比较器用途非常广泛，在交流调压、电常广泛，在交流调压、电气控制系统中经常使用。气控制系统中经常使用。