项目8 集成运算放大器的认知与应用.ppt

电工电子技术项目化教程项目项目8 8集成运算放大器的认知与应用集成运算放大器的认知与应用电工电子技术项目化教程目录目录任务任务8.1 运算放大器的认知运算放大器的认知任务任务8.2 运算放大器的分析与制作运算放大器的分析与制作1.1.1.1.了解集成运放的基本组成及主要参数的意义；了解集成运放的基本组成及主要参数的意义；了解集成运放的基本组成及主要参数的意义；了解集成运放的基本组成及主要参数的意义；2.2.2.2.理解运算放大器的电压传输特性，理解理想理解运算放大器的电压传输特性，理解理想理解运算放大器的电压传输特性，理解理想理解运算放大器的电压传输特性，理解理想 运算放大器并掌握其基本分析方法；运算放大器并掌握其基本分析方法；运算放大器并掌握其基本分析方法；运算放大器并掌握其基本分析方法；3.3.3.3.理解用集成运放组成的比例、加减、微分和理解用集成运放组成的比例、加减、微分和理解用集成运放组成的比例、加减、微分和理解用集成运放组成的比例、加减、微分和 积分运算电路的工作原理，了解有源滤波器积分运算电路的工作原理，了解有源滤波器积分运算电路的工作原理，了解有源滤波器积分运算电路的工作原理，了解有源滤波器 的工作原理；的工作原理；的工作原理；的工作原理；4.4.4.4.理解电压比较器的工作原理和应用。理解电压比较器的工作原理和应用。理解电压比较器的工作原理和应用。理解电压比较器的工作原理和应用。学习要求学习要求 项目八项目八项目八项目八 集成运算放大器的认知与应用集成运算放大器的认知与应用集成运算放大器的认知与应用集成运算放大器的认知与应用8 8 8 8.1.1.1.1 集成运算放大器的简单介绍集成运算放大器的简单介绍集成运算放大器的简单介绍集成运算放大器的简单介绍8 8 8 8.1.1 .1.1 .1.1 .1.1 集成运算放大器的特点集成运算放大器的特点集成运算放大器的特点集成运算放大器的特点 集成运算放大器是一种具有很高放大倍数的多级直接耦合放大电路。是发展最早、应用最广泛的一种模拟集成电路。集成电路分类模拟集成电路数字集成电路集成运算放大器、集成功率放大器、集成稳压电源、集成A/DD/A等。在集成电路工艺中难于制造电感元件；制造容量大于200pF的电容也比较困难，因而放大器各级之间都采（1）级间采用直接耦合方式用直接耦合，必须使用电容的场合，也大多采用外接的方法。（2）电路结构和参数具有对称性 集成电路中的电阻是由硅半导体的体电阻构成，阻值大约为10030K，且阻值精度不高，因此常常用晶体管恒流源代替电阻（动态电阻）；必须使用直流高阻值的场合，也大多采用外接的方法。由于集成电路中的各个元件是通过同一工艺过程制作在同一硅片上，同一片内的元件参数绝对值有同向的偏差，温度均一性好（3）用有源器件代替无源器件8 8 8 8.1.2 .1.2 .1.2 .1.2 电路的简单说明电路的简单说明电路的简单说明电路的简单说明中间级输入级输出级偏置电路一、电路的基本组成及作用一、电路的基本组成及作用输入级：要求输入电阻高，差模放大倍数高，抑制零点漂移和共模干扰信号的能力强。都采用差分放大电路。中间级：要求电压放大倍数高。常采用带恒流源的共发射极放大电路构成。8 8.1.3 .1.3 主要参数主要参数1.最大输出电压 UOPP 能使输出和输入保持不失真关系的最大输出电压。2.开环差模电压增益 Auo 运放没有接反馈电路时的差模电压放大倍数。Auo愈高，所构成的运算电路越稳定，运算精度也越高。6.共模输入电压范围 UICM 运放所能承受的共模输入电压最大值。超出此值，运放的共模抑制性能下降，甚至造成器件损坏。愈小愈好愈小愈好3.输入失调电压 UIO4.输入失调电流 IIO5.输入偏置电流 IIB输出带限幅的电压比较器输出带限幅的电压比较器输出带限幅的电压比较器输出带限幅的电压比较器设稳压管的稳定电压为设稳压管的稳定电压为U UZ Z，忽略稳压管的正向导通压降忽略稳压管的正向导通压降则则 u ui i U UR R，u uo o=U=UZ ZUZ UZuoRDZURuouiR2+R1+电压传输特性 Uo(sat)+Uo(sat)uiuoOURu ui iUUUR R 时，时，u uo o =U Uo o(sat)(sat)8 8 8 8.1.4 .1.4 .1.4 .1.4 理想运算放大器及其分析依据理想运算放大器及其分析依据理想运算放大器及其分析依据理想运算放大器及其分析依据1.理想运算放大器理想运算放大器Auo ，rid ，ro 0，KCMR 2.电压传输特性 uo=f(ui)线性区：uo=Auo(u+u)非线性区：u+u 时，uo=+Uo(sat)u+u 时，uo=+Uo(sat)u+u u 时，时，u uo o=+=+U Uo o(sat)(sat)u u+uuu 时，时，u uo o=+=+U Uo o(sat)(sat)u u+uu 时，时，u uo o=UUo o(sat)(sat)即即 u ui iUUUR R 时，时，u uo o=U Uo o(sat)(sat)可见，在 ui=UR 处输出电压 uo 发生跃变。参考电压动画uitOUROuot+Uo(sat)Uo(sat)t1t2单限电压比较器：单限电压比较器：当 ui 单方向变化时，uo 只变化一次。URuouiR2+R1+电压传输特性 U Uo o(sat)(sat)+U Uo o(sat)(sat)uiuoOURui UR，uo=+Uo(sat)ui UR，uo=Uo(sat)URuouiR2+R1+uiuoURR2+R1+U Uo o(sat)(sat)+U Uo o(sat)(sat)uiuoOUR输入信号接在反相端输入信号接在反相端输入信号接在同相端输入信号接在同相端电压传输特性 U Uo o(sat)(sat)+U Uo o(sat)(sat)uiuoOURURuouiR2+R1+uiuoURR2+R1+Ot+Uo(sat)Uo(sat)uo输入信号接在反相端输入信号接在反相端输入信号接在同相端输入信号接在同相端uitOUROuot+Uo(sat)Uo(sat)t1t2输出带限幅的电压比较器输出带限幅的电压比较器输出带限幅的电压比较器输出带限幅的电压比较器设稳压管的稳定电压为设稳压管的稳定电压为U UZ Z，忽略稳压管的正向导通压降忽略稳压管的正向导通压降则则 u ui i U UR R，u uo o=U=UZ ZUZ UZuoRDZURuouiR2+R1+电压传输特性 Uo(sat)+Uo(sat)uiuoOURu ui iUUUR R 时，时，u uo o =U Uo o(sat)(sat)过零电压比较器过零电压比较器过零电压比较器过零电压比较器利用电压比较器利用电压比较器将正弦波变为方波将正弦波变为方波URuouiR2+R1+电压传输特性电压传输特性 U Uo o(sat)(sat)+U Uo o(sat)(sat)u ui iu uo oO OU UR R=0=0tuiO Otuo+Uo(sat)Uo(sat)O O