集成运算放大器的基础知识图解

,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,单击此处编辑母版标题样式,*,项目六 集成运算放大器及其应用,6.1,集成运算放大器的基本知识,知识分布网络,集成运算,放大器,理想集成运放的参数,理想集成运放工作特性,基本组成,理想运放,6.1.1,集成运放的基本组成,如图,6-2,所示。,输入级,：一般采用差分放大电路以抑制零点漂移。,中间级：,一般采用共发射极放大电路，提供足够高的电压放大倍数。,输出级：,一般采用互补射极输出器组成的对称电路，以改善带负载能力。,偏置电路,：为各级电路提供静态工作点,a),园壳式,b),双列直插式,c),扁平式图,6-3,集成电路的外形,121341213412134,集成运放从外型上看有双列直插式、园壳式、扁平式。图,6-3,是部分集成电路的外形图,(,管脚的排列为从标志起逆时针数,1,，,2,，,3,，,4,。,),a),园壳式,b),双列直插式,c),扁平式,图,6-3,集成电路的外形,1,21,3,4,1,21,3,4,1,21,3,4,集成运放由输入级、中间级、输出级和偏置电路组成。,集成运算放大器的图形符号为图,6-4,示。,图中“”表示同相输入端，输出信号与同相输入端输入信号相位相同；“”表示反相输入端，输出信号与反相输入端输入信号相位相反。表示信号输出端。箭头的指向为放大器的传输方向；表示放大器的放大倍数。,（,6-1,）,图,6-4,运算放大器的图形符号,6.1.1,集成运放的基本组成,6.1.2,理想集成运放,开环差模电压放大倍数 ,差模输入电阻 ,输出电阻,=0,共模抑制比 ,理想集成放大器的图形符号为图,6-5,所示，其中代表理想放大器的放大器的放大倍数为无穷大。,图,6-5,理想集成放大器的图形符号,1,理想集成运放的主要参数,6.1.2,理想集成运放,2,理想集成运放工作特性,图,6-6,集成运放的电压传输特性,实际集成运放,理想集成运放,6.1.2,理想集成运放,2,理想集成运放工作特性,图,6-6,为实际集成运放和理想集成运放的电压传输特性。传输特性分为线性区和非线性区。,1,）线性区,当集成运放输入信号很微小时，集成运放输出信号随输入信号变化线性变化，其比值为集成运放的电压放大倍数。集成运放工作在线性状态。一般电路引入强度负反馈时才可保证集成运放工作在线性区。,集成运放工作在线性区时有两个重要特征：,(1),虚短,：输入信号很微小，近似为,0,，两输入端电位近似相同，,近似为短路，称为“虚短”,(2),虚断,：集成运放工作在线性区时，由于输入阻抗很高近似为，输入电流,两输入端相当于断开，称为“虚断”。,“虚短”与虚断”是分析运算放大器的线性应用的重要依据。,2,）非线性区,集成运放开环状态时工作在非线性区，输出电压为最大饱和值：,+,或,-,，不随输入电压变化。,6.2,集成运算放大器的应用,知识分布网络,集成运放的应用,加法运算,比例运算,减法运算,除法运算,线性应用,非线性应用,微分运算,积分运算,电压比较器,同相输入,反相输入,6.2.1,集成运算放大器的线性应用,1.,比例运算,1,）反相输入,反相输入放大电路如图,6-7,所示。,输入信号 经电阻,R1,送到反相输入端，同相输入端经,RP,接地。为反馈电阻，构成电压并联负反馈组态。图中电阻,RP,称为直流平衡电阻，以消除静态时集成运放内输入级基极电流对输出电压产生影响，进行直流平衡。,6.2.1,集成运算放大器的线性应用,1.,比例运算,2),同相输入,如图,6-8,所示。输入信号经电阻送到同相输入端。,由“虚短”、“虚断”性质可知：,（,6-5,）,输出电压与输入电压同相，且成比例，故称为同相比例运算。,当 或,（,6-6,）,称为电压跟随器，电路如图,6-9,所示。,图,6-9,电压跟随器,6.2.1,集成运算放大器的线性应用,2.,其他几种运算,集成运放其它几种运算应用如表,6-2,所示，用“虚短”“虚断”概念，同样可分析出结论,.,6.2.1,集成运算放大器的线性应用,2.,其他几种运算,6.2.2,集成运算放大器的非线性应用,集成运放在开环状态时，一般工作在非线性区。,可做电压比较器使用。,图,6-14(a),为电压比较器电路及电压传输特性,当,当,通过输出电压的正负可显示两输入端电位的关系，实现电压比较,如图,6-14,（,b,）。,当 时,称为过零比较器。其传输特性如图,6-14,（,c,）。,图,6-14,运算放大器的非线性应用,(a),(b),(c),例,:,例,6-3,两级运放电路如图,6-15,所示，第一级运放的输入信号,V,，第二级运放的同相输入端加入参考电压,=1 V,。集成运放的饱和输出电压,V,，双向稳压管的,=6 V,。试对应画出输出电压的波形。,图,6-15,例,6-3,用图,1.,认识电路,2.,电路安装,3.,电路调试,任务操作指导,1.,认识电路,1,集成电压比较电路,LM119(319),及,KA319,简介,.,LM119(319),的管脚图如图,6-18,，,LM119,为军用，,LM319,为民用。,KA319,的管脚图如图,6-19,2,电路的组成：,A1,及外围元件构成过压检测器，,A2,及外围元件构成欠压检测器，,VZ,提供参考电压即阀门电压，,R3,为,VZ,的限流电阻。,VZ,为,2.5V,的稳压管。,3,元器件的选定及工作原理：,其电路如图,6-20,所示。当蓄电池的电压大于,13V,或小于,10V,时，发光二极管,LED1,或,LED2,分别发光警告。,图,6-20,蓄电池欠压、过压报警器,3,元器件的选定及工作原理：,1),基准单元,：,由,R3,及,VZ,组成。稳压管选用稳压值为,2.5V,的稳压管，取工作电流为,=1mA,。则,R3=,。,取,R3=10K,2),超压警报单元,A1,为单值比较器，基准电平为,=2.5V,当电池的电压低于,13V,时，应有,2.5V,，比较器,A1,输出高电平，,LED1,截止，不亮；当电池的电压高于,13V,时，此时,2.5V,，比较器,A1,输出低电平，,LED1,亮。所以,R11,、,R12,应由下列分压公式估算：,取,R11=10.0K,（系列）,则,R12=42K,取,R12=42.2 K,；,LED1,选为,BT111-X,（红）发光二极管，其最大电流为,=20mA,正向电压为,=1.9V,，取工作电流为,=12mA,则,R14=,取,R14=10K,。,VZ,为,2.5V,的稳压管。,3,元器件的选定及工作原理：,3),欠压警报单元,：,A2,为欠压检查电路，基准电平也为,=2.5V,当电池电压低于,10V,时，,2.5V,时比较器,A2,输出低电平，,LED2,发光。当 ,2.5V,时比较器,A2,输出高电平，,LED2,截止。,LED2,选为,BT111-X,（绿）发光二极管，其最大电流为,=20mA,正向电压为,=2.3V,，取工作电流为,=12mA,则,R24=,取,R24=680,。,R21,、,R22,由下式估算：,取,R21=10.0K,则,R22=30.0 K,。,2.,电路安装,按电路图,6-20,合理设计元件位置进行安装。,安装完毕后检查无误，可通电测试。,1,将,12V,的电池换成直流可调电源，通电后将电压调到,13V,，,LED1,亮，测,LM119D,的电压应为,2.5V,电压应大于,2.5V V,，；否则调大,R12,的电阻值。调节电源电压,用示波器跟踪的波形,.,2,将,12V,的电池换成直流可调电源，通电后将电压调到,10V,，,LED2,亮，测,LM119D,的电压应为,2.5V,电压应小于,2.5V V,；否则调小,R21,的电阻值。调节电源电压,用示波器跟踪的波形,.,3,、电路调试,1,、接线正确,2,、元件成型规则、排列整齐,3,、焊点无毛糙，无漏焊、虚焊,4,、调试成功，,LED1,、,LED2,能正常报警,5,、会使用万用表、示波器进行测量,6,、按规定进行操作，安全文明生产,考核要求,项目六结束,