集成运算放大器及其应用课件.ppt

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1、第16章集成运算放大器及其应用16.1集成运算放大器简介16.2集成运放在信号运算方面的应用16.3电压比较器16.1.1集成运放概述16.1集成运算放大器简介16.1.2集成电路的特点1.元器件参数的一致性和对称性好；2.二极管多用三极管的发射结代替；3.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；4.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。第16章161集成运放是具有很高开环电压放大倍数的直接耦合放大器。16.1.3集成运放的结构和符号1.集成运放的内部电路结构框图输入级偏置电路输出级中间级输入级—差动放大器输出级—射极输

2、出器或互补对称功率放大器中间级—电压放大器偏置电路—由镜像恒流源等电路组成第16章161输入级偏置电路中间级输出级输出2.集成运放741的电路原理图+VCCuO+–反相输入-VEE同相输入T12T1T2T3T4T5T6T7T8T9T10T11T13T14T16T18T16T20T15T19R1R2R3R4R5R7R8R9R10R11R12C第16章161uiuou+u–3.集成运算放大器的符号输出端反相输入端同相输入端A信号传输方向第16章161理想运放开环电压放大倍数实际运放开环电压放大倍数1.运算放大器的电压传输特性UOMUOM–UOM–UOMUim–Uim

3、实际运放理想运放uo=f(ui),其中ui=u+–u–16.1.4理想运算放大器及其分析依据uOui0uiuo++–uiuO0“虚断路”原则+iiui对于理想运放rid相当于两输入端之间短路uiiirid=对于理想运放u–u+相当于两输入端之间断路uOii0Auoui0,rid,“虚短路”原则(2)(1)2.理想运放工作在线性区的分析依据+uo=ui–u–=uAuo+uiuO++––在右图所示电路中，因为存在负反馈信号,同相输入端不是“虚地”！ＦＲＲ２１uiuoＲ(3)“虚地”的概念由“虚断路”原则ii=0,有u+=0u+u–=0结论：反相输入端为“虚地”。当同

4、相输入端接地时，ＲＦＲＲ１２uiuo由“虚短路”原则注意“虚断路”原则uiiirid=对于理想运放相当于两输入端之间断路ii0rid,3.理想运放工作在非线性区的分析依据运放工作在线性工作状态的必要条件：必须引入深度负反馈。+iiuiriduO+注意:u+=u–不一定成立！uiuoi1ifidRFR1R216.2集成运放在模拟运算方面的应用16.2.1比例运算电路虚断路id0虚地uii1=—–R1uif=–—oRFi1ifRF引入深度负反馈uo=uiRFR1故有：1.反相比例运算电路uiuoi1ifRFR1R2虚地：ui1=—iR1例:反相比例运算电路R3R4设:

5、RF>>R4,求Auf解：R4R3R4+uo=–RF1代入if=i1由RF>>R4,有：Auf==–R1RF(1+)R4R3uiuouo'uo=R4R3R4+uo得'uoif=–RF'RFRR12uiuouo=1+u+RFR1uf=1+uiRFR12.同相比例运算电路虚断路id0虚短路uiu=+uou=——–fR1R1RF+u–u=+故有：uiuo同相跟随器uo=uiRFR若接入电阻R、RF，运算关系不变3.差动比例运算电路uoRFR1R2R3利用叠加原理进行分析ui1i2u"uo=u'o+uo=1+ui2RFR1R2+R3R3-ui1RFR1'

6、'uO=-ui1RFR1′uO=1+u+RFR1″=1+ui2RFR1R2+R3R3F1uo31.反相加法运算电路Pui1ui3ui2u=–(++)ui2oui1ui3RFRFRFR1R2R3i1i2i3ifＲＲＲＲＲ16.2.2加法运算电路2F211uo2.同相加法运算电路23ui1ui2ui3ＲＲＲＲＲ22ＲRFR1uO=1+R++R21R23ui3ui1R22ui2其中R=R21R22R23R1.差动比例运算电路uoRFR1R2R3=1+ui2uoRFR1R2+R3R3-ui1RFR116.2.3减

7、法运算电路ui2ui1差动比例运算是减法运算电路的一种形式11ui1212.两级反相输入减法运算电路132212N2N1uoF1uRRRRRRRi2F2uo=—–•—––—–ui1ui211RRRRRR1312F1F2F2１ui1.反相积分运算电路CFuoＲＲ216.2.4积分和微分运算电路由虚断和虚地ui1=——iR1iC=i1iCuCduCdtCF—–iC=uO=–uC可得=–——–uoR1CF１uidt∫uuOi2.反相微分运算电路C1duidtuo=–RFC1–—uouiＲＲF由于微分和积分互为逆运算，将电容与电阻位