基本集成运算放大电路PPT讲稿.ppt

基本集成运算放大电路2023/1/181第1页，共20页，编辑于2022年，星期六复习提问1、集成运放的组成、集成运放的组成2 2、输入级，中间级，输出级各采用什么电路？为什么？、输入级，中间级，输出级各采用什么电路？为什么？答答:输入级采用差分放大电路，能有效的抑制输入级采用差分放大电路，能有效的抑制“零漂零漂”。中间级由多级电压放大电路组成，主要使运放获得高的放大倍中间级由多级电压放大电路组成，主要使运放获得高的放大倍数，是集成运放的主要放大级。数，是集成运放的主要放大级。输出级为输出阻抗低，带负载能力强的互补推挽功率放大输出级为输出阻抗低，带负载能力强的互补推挽功率放大器，使电路具有一定的输出功率去推动负载。器，使电路具有一定的输出功率去推动负载。输入级中间级输出级反相输入端同相输入端输出端2023/1/182第2页，共20页，编辑于2022年，星期六3、什么是、什么是“虚短虚短”？什么是？什么是“虚断虚断”？（1）理想运放两输入端电位相等，即）理想运放两输入端电位相等，即由可知由可知 因因 ，而，而uo为有限为有限值，所以值，所以即即 上式表明运放的两输入端电位相等，上式表明运放的两输入端电位相等，P点与点与N点相当于点相当于“短路短路”，但电路内部并未真正短路，这种现象称为但电路内部并未真正短路，这种现象称为“虚短虚短”。2023/1/183第3页，共20页，编辑于2022年，星期六（2）理想运放的输入电流为零，即因为差模输入电阻 ，而输入电压 和 均为有效值，输入端电流为输入电压与输入电阻的比值，所以输入电流趋近于零，即 上式表明运放的输入端电流为零，上式表明运放的输入端电流为零，相当于输入端相当于输入端“断路断路”，但并未真正，但并未真正断开，所以称为断开，所以称为“虚断虚断”。2023/1/184第4页，共20页，编辑于2022年，星期六1、电路结构、电路结构一、反相比例运算电路一、反相比例运算电路 如图所示，输入电压通如图所示，输入电压通过过 接到运放的反相输入接到运放的反相输入端端，在反相输入端与输出，在反相输入端与输出端之间接有反馈电阻端之间接有反馈电阻 ，构成深度电压并联负反馈，构成深度电压并联负反馈，使运放工作在线性放大状态。使运放工作在线性放大状态。为了保证运放的输入端对称，为了保证运放的输入端对称，在同相输入端与地之间接平在同相输入端与地之间接平衡电阻衡电阻 且且R2=R1Rf。结构特点：结构特点：反馈引到反相反馈引到反相输入端，信号从反相端输入端，信号从反相端输入。输入。2023/1/185第5页，共20页，编辑于2022年，星期六平衡电阻，使输入端对地平衡电阻，使输入端对地的静态电阻相等，保证静的静态电阻相等，保证静态时输入级的对称性。态时输入级的对称性。2.电路的输入电阻电路的输入电阻ri=R1R2=R1 /Rf为保证一定的输入电为保证一定的输入电阻，当放大倍数大时，阻，当放大倍数大时，需增大需增大Rf，而大电阻而大电阻的精度差，因此，的精度差，因此，在在放大倍数较大时，该电放大倍数较大时，该电路结构不再适用。路结构不再适用。2023/1/186第6页，共20页，编辑于2022年，星期六（1）电路中的元件：（2）分析）分析Rf的作用：引入电压并联负反馈的作用：引入电压并联负反馈3、电路分析、电路分析（1）分析）分析 与与 的大小，：根据的大小，：根据“虚断虚断”的特性，的特性，（2）分析）分析 与与 的大小，因为的大小，因为 ，R2两端的电压为两端的电压为0，即，即 ，根据，根据“虚短虚短”的特性，的特性，2023/1/187第7页，共20页，编辑于2022年，星期六由电路可知由电路可知根据根据“虚断虚断”，有，有R2上无电流流过，使上无电流流过，使由由“虚短虚短”可得可得则则2023/1/188第8页，共20页，编辑于2022年，星期六上式整理可得上式整理可得电路的闭环电压放大倍数为电路的闭环电压放大倍数为(5-8)(5-9)当当时，时，即即2023/1/189第9页，共20页，编辑于2022年，星期六 (5-8)式表明了电路的输出电压与输入电压的关系，它们的相位相反，大小成一定的比例，所以称为反向比例运算放大器。（5-9）式说明：电路的闭环电压放大倍数由反馈电阻Rf和输入电阻R1的比值决定，与运放的参数无关。所以只要适合地选取R1和Rf的值，就可以得到需要的闭环放大倍数，并且因Rf的深度负反馈作用使电路的工作稳定。当 时，电路称为反相器。2023/1/1810第10页，共20页，编辑于2022年，星期六1、电路结构二、同相比例运算电路二、同相比例运算电路 如图所示，输入信号如图所示，输入信号ui经经R2送到同相输入端，输出信送到同相输入端，输出信号经反馈电阻号经反馈电阻Rf反馈到反相输反馈到反相输入端。为了使输入端的阻抗平入端。为了使输入端的阻抗平衡，同相输入端电阻衡，同相输入端电阻R2的取的取值为：值为：结构特点：结构特点：负反馈引到负反馈引到反相输入端，信号从同反相输入端，信号从同相端输入。相端输入。2023/1/1811第11页，共20页，编辑于2022年，星期六2、闭环电压放大倍数Auf在理想运放中，因为在理想运放中，因为“虚断虚断”，所以，所以 根据根据 则则即即由于由于所以所以（5-10）（5-11）2023/1/1812第12页，共20页，编辑于2022年，星期六 从（5-10）式和（5-11）式可知：输出电压uO与输入电压ui同相且成比例关系，所以电路可以完成同相比例运算。由（5-10）式和（5-11）式可得：（5-12)上式为同相比例运算放大器上式为同相比例运算放大器的闭环电压放大倍数，它也与的闭环电压放大倍数，它也与集成运放本身的参数无关，集成运放本身的参数无关，2023/1/1813第13页，共20页，编辑于2022年，星期六例题解析 如右图所示，已知输入电压uo=1V,电阻R2=1.6K，Rf=8k。求：（1）输入信号ui的大小；（2）电阻Rf的值。解：（1）电路的闭环电压放大倍数为因为因为所以所以2023/1/1814第14页，共20页，编辑于2022年，星期六三、电压跟随器三、电压跟随器_+uiuo1、电路结构、电路结构结构特点：结构特点：输出电压全输出电压全部引到反相输入端，信部引到反相输入端，信号从同相端输入。号从同相端输入。电压电压跟随器是跟随器是同相比例运算同相比例运算放大器的特例。放大器的特例。此电路是电压并联负反馈，输入电阻大，输出电此电路是电压并联负反馈，输入电阻大，输出电阻小，在电路中作用与分离元件的射极输出器相同，阻小，在电路中作用与分离元件的射极输出器相同，但是电压跟随性能好。但是电压跟随性能好。2023/1/1815第15页，共20页，编辑于2022年，星期六随堂练习已知电路如图所示，求输出电压uo，并说明输入级的作用。第二级为反相比例运算电路第二级为反相比例运算电路2023/1/1816第16页，共20页，编辑于2022年，星期六（2）由两输入端的阻抗平衡有即即解得：解得：2023/1/1817第17页，共20页，编辑于2022年，星期六已知电路如图所示，求输出电压uo。2023/1/1818第18页，共20页，编辑于2022年，星期六课堂小结【1】反向比例运算电路和同相比例运算的电路结】反向比例运算电路和同相比例运算的电路结构。构。【2】“虚断虚断”和和“虚短虚短”分别在反比例运算和同相分别在反比例运算和同相比例运算中的推导过程。比例运算中的推导过程。【3】反向比例和同相比例的运放公式。】反向比例和同相比例的运放公式。【4】同比例和反比例运放电路的区别。】同比例和反比例运放电路的区别。【5】跟随器的特点。】跟随器的特点。2023/1/1819第19页，共20页，编辑于2022年，星期六THANK YOU!2023/1/1820第20页，共20页，编辑于2022年，星期六