单元7集成运算放大器与应用课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,集成电路,:,将整个电路的各个元件做在同一个半导体基片上。,集成电路的优点：,工作稳定、使用方便、体积小、重量轻、功耗小。,集成电路的分类：,模拟集成电路、数字集成电路；,小、中、大、超大规模集成电路；,7.1,集成运算放大器的基本概念,单元,7,集成运算放大器与应用,集成电路:将整个电路的各个元件做在同一个半导体基片上。集,1,集成电路内部结构的特点,1.,电路元件制作在一个芯片上，元件参数偏差方向一致，温度均一性好。,2.,电阻元件由硅半导体构成，范围在几十到,20,千欧，精度低。高阻值电阻用三极管有源元件代替或外接。,3.,几十,pF,以下的小电容用,PN,结的结电容构成、大电容要外接。,4.,二极管一般用三极管的发射结构成。,集成电路内部结构的特点1.电路元件制作在一个芯片上，元件参,2,单元7集成运算放大器与应用课件,3,简介,自从1964年美国仙童公司研制出第一个单片集成运算放大器A702以来，集成运算放大器得到了广泛的应用，目前它已成为线性集成电路中品种和数量最多的一类。,国标统一命名法规定，集成运算放大器各个品种的型号有字母和阿拉伯数字两大部分组成。字母在首部，统一采用CF两个字母，C表示国标，F表示线性放大器，其后的数字表示集成运算放大器的类型。,简介自从1964年美国仙童公司研制出第一个单片集成运算放大器,4,一、开环电压放大倍数,A,uo,无外加反馈回路的差模放大倍数。一般在,10,5,10,7,之间。理想运放的,A,uo,为,。,二、共模抑制比,K,CMMR,常用分贝作单位，一般,100dB,以上。,主要参数,一、开环电压放大倍数Auo无外加反馈回路的差模放大倍数。一般,5,r,i,大,:,几十,k,几百,k,运放的特点,K,CMRR,很大,r,o,小：几十,几百,A,uo,很,大,:10,4,10,7,理想运放：,r,i,K,CMRR,r,o,0,A,uo,运放符号：,u,u,+,u,o,u,u,+,u,o,A,uo,理想运算放大器及其分析依据,ri 大:几十k 几百 k运放的特点KCMRR,6,u,i,u,o,+U,OM,-U,OM,A,uo,越大，运放的线性范围越小，必须,在,输出与输入之间,加负反馈,才能使其扩大输入信号的线性范围。,u,i,u,o,_,+,+,A,uo,例：若,U,OM,=12V,，,A,uo,=10,6,，则,|,u,i,|12,V,时，运放处于线性区。,线性放大区,uiuo+UOM-UOMAuo越大，运放的线性范围越小，必,7,由于运放的开环放大倍数很大，输入电阻高，输出电阻小，在分析时常将其理想化，称其所谓的,理想运放,。,理想运放的条件,虚短路,放大倍数与负载无关。分析多个运放级联组合的线性电路时可以分别对每个运放进行。,虚开路,运放工作在线性区的特点,由于运放的开环放大倍数很大，输入电阻高，输出电阻小，在分析时,8,理想运放的符号,_,+,+,u,+,u,-,u,0,理想运放的符号_+u+u-u0,9,7.2,集成运算放大器在信号运算方面的应用,虚拟短路,虚拟断路,放大倍数与负载无关，,可以分开分析,。,u,+,u,o,_,+,+,u,I,i,信号的放大、运算,有源滤波电路,运放线性应用,7.2集成运算放大器在信号运算方面的应用虚拟短路u+uo_+,10,比例运算电路,作用：,将信号按比例放大。,类型：,同相比例放大和反相比例放大。,方法：,引入深度电压并联负反馈或电压串联负反馈。这样输出电压与运放的开环放大倍数无关，与输入电压和反馈系数有关。,比例运算电路作用：将信号按比例放大。类型：同相比例放大和反相,11,i,1,=,i,2,u,o,_,+,+,R,f,R,1,R,P,u,i,i,1,i,2,虚短路,虚开路,1,、反相输入,结构特点：,负反馈引到反相输入端，信号从反相端输入。,i1=i2uo_+RfR1RPuii1i2虚短路虚开,12,平衡电阻，使输入端对地的静态电阻相等，保证静态时输入级的对称性。,R,P,=,R,1,/,R,2,u,o,_,+,+,R,2,R,1,R,P,u,i,i,1,i,2,平衡电阻，使输入端对地的静态电阻相等，保证静态时输入级的对称,13,电位为,0,，虚地,_,+,+,R,2,R,1,R,P,u,i,i,1,i,2,反馈方式,电压并联负反馈,输出电阻很小！,电位为0，虚地_+R2R1RPuii1i2反馈方式电压,14,2,、同相输入,_,+,+,R,f,R,1,R,P,u,i,u,o,u,-,=u,+,=u,i,反馈方式：,电压串联负反馈。输入电阻高,虚短路,虚开路,结构特点：,负反馈引到反相输入端，信号从同相端输入。,2、同相输入_+RfR1RPuiuou-=u+=u,15,7.2.2加法和减法运算电路的构成及输入输出关系,1.,加法运算,作用：,将若干个输入信号之和按比例放大。,类型：,同相求和和反相求和。,方法：,引入深度电压并联负反馈或电压串联负反馈。这样输出电压与运放的开环放大倍数无关，与输入电压和反馈系数有关。,7.2.2加法和减法运算电路的构成及输入输出关系作用：将若干,16,1,、加法运算电路,R,12,_,+,+,R,f,R,11,u,i,2,u,o,R,P,u,i,1,1、加法运算电路 R12_+RfR11ui2uoRPui,17,i,12,i,F,i,11,R,12,_,+,+,R,f,R,11,u,i,2,u,o,R,P,u,i,1,调节反相求和电路的某一路信号的输入电阻，不影响输入电压和输出电压的比例关系，调节方便。,i12iFi11R12_+Rf R11ui2uoRPui,18,_,+,+,R,F,R,1,R,2,u,i2,u,o,R,3,u,i1,解出,减法运算,_+RFR1R2ui2uoR3ui1 解出减法运,19,例：,设计一个加减运算电路，,R,F,=240k,，,使,u,o,=10,u,i,1,+8,u,i,2,-20,u,i,3,解,:,(1),画电路。,系数为负的信号从反相端输入，系数为正的信号从同相端输入。,-,R,3,R,F,+,+,u,i,1,u,o,R,2,R,1,u,i,2,R,4,u,i,3,例：设计一个加减运算电路，RF=240k，使解:(1),20,(2),求各电阻值。,-,R,3,R,F,+,+,u,i,1,u,o,R,2,R,1,u,i,2,R,4,u,i,3,u,o,=10,u,i,1,+8,u,i,2,-20,u,i,3,(2)求各电阻值。-R3RF+ui1uoR2R1ui2,21,