集成运算放大器课件

下一页,返回,上一页,退出,章目录,.,.,第,16,章 集成运算放大器,16.1,集成运算放大器的简单介绍,16.2,运算放大器在信号运算方面的应用,16.4,运算放大器在波形产生方面的应用,16.5,使用运算放大器应注意的几个问题,16.3,运算放大器在信号处理方面的应用,.,第16章 集成运算放大器16.1 集成运算放大器的简单介,16.1,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级直接耦合放大电路。是发展最早、应用最广泛的一种模拟集成电路。,集成电路,是把整个电路的各个元件以及相互之,间的联接同时制造在一块半导体芯片上,组成一个不,可分的整体。,集成电路特点,：,体积小、重量轻、功耗低、可,靠性高、价格低。,集成电路分类,按集成度,按导电类型,按功能,小、中、大和超大规模,双、单极性和两种兼容,数字和模拟,.,16.1 集成运算放大器的简单介绍 集成运算放,各类型号集成芯片,16.1.1,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；,2.,电阻的阻值受到限制，大电阻常用三极管恒流,源代替，电位器需外接；,3.,电容的容量受到限制，电感不能集成，故大电,容、电感 和变压器均需外接；,4.,二极管多用三极管的发射结代替。,.,各类型号集成芯片16.1.1 集成运算放大器的特点,16.1.2,电路的简单说明,运算放大器方框图,输入级：,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,。,中间级：,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。,偏置电路,:,由镜像恒流源等电路组成,输出级：,与负载相接，要求输出电阻低，带负载,能力强，一般由互补对称电路或射极输出器构成。,两个,输入端,一个,输出端,.,16.1.2 电路的简单说明运算放大器方框图 输入级,15V,I,34,30P,f,R,8,15V,U,i1,I,E,T,1,T,3,T,7,T,5,R,1,R,2,R,3,T,4,T,6,T,2,I,8,2,I,B9,T,8,I,C9,T,9,I,B13,I,B12,2,I,B13,T,13,I,R,R,5,R,6,T,15,R,7,D,2,D,1,T,16,T,17,T,18,T,19,T,14,R,9,T,10,T,11,R,4,I,10,U,i2,F007,的内部电路图,U,o,., 15VI3430PfR815VUi1IE,集成,运算放大器的管脚和符号,反相,输入端,同相,输入端,+U,CC,U,EE,u,o,+,+,u,u,+,+,+,A,u,o,信号传,输方向,输出端,实际运放开环,电压放大倍数,(a),(b),(a),符号,;,(b),引脚,7 6 5,F007,1 2 3 4,U,-,U,+,-,U,CC,+,U,CC,输出,.,集成运算放大器的管脚和符号反相同相+UCCUEEuo+,16.1.3,主要参数,1.,最大输出电压,U,OM,能使输出和输入保持不失真关系的最大输出电压。,2.,开环差模电压增益,A,u,o,运放没有接反馈电路时的差模电压放大倍数。,A,u,o,愈高，所构成的运算电路越稳定，运算精度也越高。,6.,共模输入电压范围,U,ICM,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。,愈小愈好,3.,输入失调电压,U,I,O,4.,输入失调电流,I,I,O,5.,输入偏置电流,I,IB,.,16.1.3 主要参数 1. 最大输出电压,1.,开环电压放大倍数,2.,开环输入电阻,3.,开环输出电阻,4.,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，,用理想运算放大器分析电路可使问题大大简化,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。,16.1.4,理想运算放大器及其分析依据,在分析运算放大器的电路时，一般将它看成是理,想的,运算放大器。理想化的主要条件：,.,1. 开环电压放大倍数 2. 开环输入电阻3. 开环输出电阻,16.1.4,理想运算放大器及其分析依据,线性区：,u,o,=,A,u,o,(,u,+,u,),非线性区：,u,+, u,时，,u,o,=,+,U,o(sat),u,+, u,时，,u,o,=,+,U,o(sat),u,+, 0,u,I,=,U,I, u,时，,u,o,= +,U,o,(sat),u,+,u,时，,u,o,= +,U,o,(sat),u,+,u,时，,u,o,=,U,o,(sat),即,u,i,U,R,时，,u,o,=,U,o,(sat),可见，在,u,i,=,U,R,处输出电压,u,o,发生跃变。,参考电压,.,电压传输特性 Uo(sat) +Uo(sat)运放处于开环,u,i,t,O,U,R,O,u,o,t,+,U,o,(sat),U,o,(sat),t,1,t,2,单限电压比较器：,只有一个阈值电压,当,u,i,单方向变化时，,u,o,只变化一次。,U,R,u,o,u,i,R,2,+,+,R,1,+,+,+,电压传输特性,U,o,(sat),+,U,o,(sat),u,i,u,o,O,U,R,.,uitOUROuot +Uo (sat) Uo (sat,u,i,U,R,，,u,o,=+ U,o,(sat),u,i,UR，uo=+ Uo (sat)URuouiR2+,U,R,u,o,u,i,R,2,+,+,R,1,+,+,+,u,i,u,o,U,R,R,2,+,+,R,1,+,+,+,O,t,+,U,o,(sat),U,o,(sat),u,o,输入信号接在反相端,输入信号接在同相端,u,i,t,O,U,R,O,u,o,t,+,U,o,(sat),U,o,(sat),t,1,t,2,.,URuouiR2+R1+uiuoURR2+,输出带限幅的电压比较器,U,Z,U,Z,电压传输特性,U,o,(sat),+,U,o,(sat),u,i,u,o,O,U,R,u,i,U,R,时，,u,o,=,U,o,(sat),u,o,R,D,Z1,U,R,u,o,u,i,R,2,+,+,R,1,+,+,+,不可缺少！,D,Z2,U,OH,U,Z2,U,D1,U,OL,(,U,Z1,U,D2,),U,OH,U,OL,U,Z,.,输出带限幅的电压比较器UZ UZ电压传输特性 Uo(,过零电压比较器,利用电压比较器,将正弦波变为方波,U,R,u,o,u,i,R,2,+,+,R,1,+,+,+,电压传输特性,U,o,(sat),+,U,o,(sat),u,i,u,o,O,U,R,= 0,t,u,i,O,t,u,o,+,U,o,(sat),U,o,(sat),O,.,过零电压比较器利用电压比较器URuouiR2+R1+,电压比较器的分析方法,：,（,1,）,写出,u,+,、,u,的表达式，,令,u,+,u,，,求解出的,u,I,即为,U,T,；,（,2,）,根据输出端限幅电路决定输出的高、低电平；,（3）根据输入电压作用于同相输入端还是反相输入端决定,输出电压,的跃变方向。,.,电压比较器的分析方法：.,16.5,使用运算放大器应注意的几个问题,集成运放的用途广泛，在使用前必须进行测试，使用中应注意其参数符合电路要求，同时还应注意以下问题。,3.,调零,为了提高集成运放的精度,消除因失调电压和失调电流引起的误差,需要对集成运放进行调零。,1.,选用元件,2.,消振,4.,保护,(1),输入端保护,当输入端所加的电压过高时会损坏集成运放，可在输入端加入两个反向并联的二极管，如图所示，将输入电压限制在二极管的正向压降以内。,.,16.5 使用运算放大器应注意的几个问题,(1),输入端保护,输入端保护,u,i1,u,O,R,R,u,i2,(2),输出端保护,为了防止输出电压过大,可利用稳压管来保护，如图,所示，将两个稳压管反向串联，就可将输出电压限制,在,(,U,Z,+U,D,),的范围内。,u,i,u,o,R,1,R,2,R,f,D,Z,输出端保护,4.,保护,必要吗？,二极管限幅电路使净输入电压最大值为,U,D,., (1)输入端保护 输入端保护 ui,(3),电源保护,为了防止正负电源接反，可用二极管保护，若电源接错，二极管反向截止，集成运放上无电压，如图所示。 ,u,i2,U,EE,U,CC,D,1,u,O,u,i1,D,2,电源保护,.,(3)电源保护ui2U EEU CC,5.,扩大输出电流,在输出端加接一级互补电路扩大输出电流。,u,O,R,F,R,1,u,i,+,+,R,2,R,B,D,1,U,CC,+,U,CC,D,2,R,B,T,1,T,2,.,5. 扩大输出电流在输出端加接一级互补电路扩大输出电流。uO,