集成运放节精选文档.ppt

本讲稿第一页，共二十七页第三第三节节集成运放的基本特性集成运放的基本特性一、理想运算放大器特点理理想想运运放放可可以以理理解解为为实实际际运运放放的的理理想想化化模模型型。就就是是将将集集成成运运放放的的各各项项技技术术指指标标理想化，得到一个理想的运算放大器。即：理想化，得到一个理想的运算放大器。即：（1）开）开环环差模差模电压电压放大倍数放大倍数Aod=；（2）差模）差模输输入入电电阻阻rid=；（3）输输出出电电阻阻rod=0；本讲稿第二页，共二十七页（4）输输入入失失调调电电压压UIO=0，输输入入失失调调电电 流流 IIO=0；输输 入入 失失 调调 电电 压压 的的 温温 漂漂dUIO/dT=0，输输 入入 失失 调调 电电 流流 的的 温温 漂漂dIIO/dT=0；（5）共模抑制比）共模抑制比KCMR=；（6）输输入偏置入偏置电电流流IIB=0；（7）-3dB带宽带宽fh=；（8）无干扰、噪声。）无干扰、噪声。本讲稿第三页，共二十七页二、理想集成运放的电压传输特性1运放工作在线性工作区时的特点在在集集成成运运放放应应用用电电路路中中，运运放放的的工工作作范范围围有有两两种种情情况况：工工作作在在线线性性区区或或工工作作在在非非线线性区。性区。线线性性工工作作区区是是指指输输出出电电压压uo与与输输入入电电压压ui成成正正比比时时的的输输入入电电压压范范围围。在在线线性性工工作区，集成运放作区，集成运放uo与与ui之之间间关系可表示关系可表示为为：本讲稿第四页，共二十七页uo=Aodui=Aod(u+-u-)式式中中，Aod为为集集成成运运放放的的开开环环差差模模电电压压放放大大倍倍数数，u+和和u-分分别别为为同同相相输输入入端端和和反反相输入端电压。相输入端电压。本讲稿第五页，共二十七页对对于于理理想想运运放放，Aod=；而而uo为为有有限限值值，工作在线性区时，有：工作在线性区时，有：u+-u-0，即：，即：u+u-这这一一特特性性称称为为理理想想运运放放输输入入端端的的“虚虚短短”。“虚虚短短”和和“短短路路”是是截截然然不不同同的的两两个个概概念念，“虚虚短短”的的两两点点之之间间，仍仍然然有有电电压压，只只是是电电压压十十分分微微小小；而而“短短路路”的的两两点点之之间间，电压为零。电压为零。本讲稿第六页，共二十七页由由于于理理想想运运放放的的输输入入电电阻阻rid=ric=，而而加加到到运运放放输输入入端端的的电电压压u+-u-有有限限，所所以以运运放两个放两个输输入端的入端的电电流：流：i+=i-0这一特性称为理想运放输入端的这一特性称为理想运放输入端的“虚断虚断”。本讲稿第七页，共二十七页2.运放工作在非线性工作区时的特点在在非非线线性性工工作作区区，运运放放的的输输入入信信号号超超出出了了线线性性放放大大的的范范围围，输输出出电电压压不不再再随随输输入入电电压压线线性性变变化化，而而是是达达到到饱饱和和，输输出出电电压压为为正正向向饱饱和和压压降降UOH（正正向向最最大大输输出出电电压压）或或负负向向饱饱和和压压降降UOL（负负向向最最大大输输出出电电压压），如），如图图6.1所示。所示。本讲稿第八页，共二十七页图图6.1集成运放的集成运放的传输传输特性特性本讲稿第九页，共二十七页理理 想想 运运 放放 工工 作作 在在 非非 线线 性性 区区 时时，由由 于于rid=ric=，而而输输入入电电压压总总是是有有限限值值，所所以以不不论论输输入入电电压压是是差差模模信信号号还还是是共共模模信信号号，两两个个输输入入端的端的电电流均流均为为无无穷穷小，即仍小，即仍满满足足“虚断虚断”条件：条件：i+=i-0为为使使运运放放工工作作在在非非线线性性区区，一一般般使使运运放放工工作在开环状态，也可外加正反馈。作在开环状态，也可外加正反馈。本讲稿第十页，共二十七页第四第四节节集成运放基本运算放大集成运放基本运算放大电电路路线线性性应应用用电电路路中中，一一般般都都在在电电路路中中加加入入深深度度负负反反馈馈，使使运运放放工工作作在在线线性性区区，以以实实现现各各种种不不同同功功能能。典典型型线线性性应应用用电电路路包包括各种运算括各种运算电电路及有源路及有源滤滤波波电电路。路。本讲稿第十一页，共二十七页一、比例运算电路1、反相比例运算电路反反相相比比例例运运算算电电路路也也称称为为反反相相放放大大器器，电路组成如图电路组成如图6.2所示。所示。本讲稿第十二页，共二十七页图图6.2反相比例运算反相比例运算电电路路本讲稿第十三页，共二十七页2、同相比例运算电路同相比例运算电路又称为同相放大同相比例运算电路又称为同相放大器，其电路如图器，其电路如图6.3所示。输入电压加在所示。输入电压加在同相输入端，为保证运放工作在线性区，同相输入端，为保证运放工作在线性区，在输出端和反相输入端之间接反馈电阻在输出端和反相输入端之间接反馈电阻Rf构成深度电压串联负反馈，构成深度电压串联负反馈，R为平衡为平衡电阻，电阻，R=RfR1。本讲稿第十四页，共二十七页图图6.3同相比例运算同相比例运算电电路路本讲稿第十五页，共二十七页比例系数取决于比例系数取决于电电阻阻Rf与与R1阻阻值值之比。之比。同同相相比比例例运运算算电电路路中中引引入入了了电电压压串串联联负负反反馈馈，故故可可以以进进一一步步提提高高电电路路的的输输入入电电阻，降低阻，降低输输出出电电阻，阻，Ri=，Ro=0。图图6.3中中，若若R1=或或Rf=0，则则uo=ui，此此时电时电路构成路构成电压电压跟随器，如跟随器，如图图6.4所示。所示。本讲稿第十六页，共二十七页图图6.4电压跟随器电压跟随器本讲稿第十七页，共二十七页二、加法运算电路1、反相加法运算电路反相求和电路如图反相求和电路如图6.6所示，图中有两所示，图中有两个输入信号个输入信号ui1、ui2（实际应用中可以根据（实际应用中可以根据需要增减输入信号的数量），分别经电阻需要增减输入信号的数量），分别经电阻R1、R2加在反相输入端；为使运放工作在加在反相输入端；为使运放工作在线性区，线性区，Rf引入深度电压并联负反馈；引入深度电压并联负反馈；R为平衡电阻，为平衡电阻，R=RfR1R2。本讲稿第十八页，共二十七页图6.6反相求和电路本讲稿第十九页，共二十七页2、同相加法运算电路为为实实现现同同相相求求和和，可可以以将将各各输输入入电电压压加加在在运运放放的的同同相相输输入入端端，为为使使运运放放工工作作在在线线性性状状态态，电电阻阻支支路路Rf引引入入深深度度电电压压串串联联负负反反馈馈，如，如图图6.7所示。所示。本讲稿第二十页，共二十七页图图6.7同相求和同相求和电电路路本讲稿第二十一页，共二十七页三、积分和微分电路1、积分运算电路积分电路可以完成对输入信号的积分积分电路可以完成对输入信号的积分运算，即输出电压与输入电压的积分成正运算，即输出电压与输入电压的积分成正比。这里介绍常用的反相积分电路，如图比。这里介绍常用的反相积分电路，如图6.8所示。电容所示。电容C引入电压并联负反馈，运引入电压并联负反馈，运放工作在线性区。放工作在线性区。本讲稿第二十二页，共二十七页图6.8反相积分电路基本形式本讲稿第二十三页，共二十七页图6.9基本积分电路的积分波形本讲稿第二十四页，共二十七页2、微分电路微分是积分的逆运算，微分电路的输微分是积分的逆运算，微分电路的输出电压是输入电压的微分，电路如图出电压是输入电压的微分，电路如图6.10所示。图中所示。图中R引入电压并联负反馈使运放工引入电压并联负反馈使运放工作在线性区。作在线性区。本讲稿第二十五页，共二十七页图6.10基本微分电路本讲稿第二十六页，共二十七页图6.11微分电路信号波形本讲稿第二十七页，共二十七页