集成运算放大器的基础知识图解.ppt

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 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 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 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 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 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 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 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 1V 集成运放的饱和输出电压V 双向稳压管的 6V 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6 192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 2K 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 0K 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 5VV 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 5VV 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