集成运算放大电路ppt课件.ppt
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1、我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物1我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物2将整个电路的各个元件做在同一个半导体基片上将整个电路的各个元件做在同一个半导体基片上集成电路优点集成电路优点: 工作稳定、使用方便、体积小、重量轻、功耗小工作稳定、使用方便、体积小、重量轻、功耗小集成电路分类集成电路分类:模拟、数字集成电路;单极型、双极型集成电路;模拟、数字集成电路;单极型、双极型集成电路;小、中、大、超
2、大规模集成电路;小、中、大、超大规模集成电路;8.38.3 集成运算放大器集成运算放大器集成电路集成电路的概念的概念集集 成成 电电 路路: :1. 电路一般采用直接耦合的电路结构,而不采用阻容耦合结构。电路一般采用直接耦合的电路结构,而不采用阻容耦合结构。2. 输入级采用差动放大电路,目的是克服直接耦合电路的零漂。输入级采用差动放大电路,目的是克服直接耦合电路的零漂。3. NPN管和管和PNP管配合使用,从而改进单管的性能。管配合使用,从而改进单管的性能。4. 大量采用恒流源设置静态工作点或做有源负载,提高电路性能。大量采用恒流源设置静态工作点或做有源负载,提高电路性能。特点:特点:HOME
3、我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物3集成运算放大器的原理电路集成运算放大器的原理电路T3T4T5T1T2IS与与uo反相反相 u+ u反相反相输入端输入端同相同相输入端输入端与与uo同相同相输输入入级级中中间间级级输输出出级级对输入级要求对输入级要求:尽量减小零漂尽量减小零漂, ,提高提高KCMRR,输入阻抗输入阻抗ri 尽可能大尽可能大对中间级要求对中间级要求:足够大的电压放大倍数。足够大的电压放大倍数。 对输出级要求对输出级要求:带负载能力强带负载能力强, ,有足够的输出电流有足够的输出电
4、流io . .输出阻抗输出阻抗ro小小8.3.18.3.1HOME我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物4集成运放芯片集成运放芯片uu+ uo uo国际符号国际符号国内符号国内符号三种封装形式:三种封装形式:圆外壳封装、扁平管封装、双列直插式封装圆外壳封装、扁平管封装、双列直插式封装已经不用已经不用正在使用正在使用外外形形符符号号反相输入端反相输入端同相输入端同相输入端输出端输出端u+ u- u0 均为对地电压均为对地电压 u- u+ u+u-uo8.318.31HOME我吓了一跳,蝎子是多么丑恶
5、和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物5uiuo+UOM-UOMuiuo_+AoCoOMEuUmax例:若例:若Ec=12V,Ao=106, 则则|ui| u- 则输出为则输出为+Uom, 反之输出为反之输出为-UomHOME我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物47uoui0+UOM-UOM+uoui1.1.信号幅度比较电路信号幅度比较电路+uouiuoui0+UOM-UOM(1)电压比较器)电压比较器传输特性曲线传输特性曲
6、线ui0则输出为正,反之为负。则输出为正,反之为负。ui0则输出为正,反之为负。则输出为正,反之为负。过零比较过零比较HOME我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物48+uouiURuoui0+Uom-UomUR当当ui UR时时 , uo = -Uom 单阈值比较单阈值比较反相输入反相输入(UR不为零)不为零)传输特性传输特性HOME我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物49uoui0+Uom-Uo
7、mUR传输特性传输特性UR:参考电压:参考电压 ui :被比较信号:被比较信号 +uouiUR特点:运放处于开环状态。特点:运放处于开环状态。当当ui UR时时 , uo = +Uom当当ui UR时时 , uo = -Uom 同相端输入同相端输入HOME我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物50+uouitui例:例:利用电压比较器将正利用电压比较器将正弦波变为方波。弦波变为方波。uot+Uom-Uom方波与正弦波同相。方波与正弦波同相。问:若反相输入则如何?问:若反相输入则如何?可实现过零检测
8、可实现过零检测HOME我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物51+uiuoui0+UZ-UZ电路改进:电路改进:用稳压管进行限幅。用稳压管进行限幅。+uiuo UZRR 电压比较器的另一种形式电压比较器的另一种形式 将双向稳压管接在将双向稳压管接在负反馈回路上负反馈回路上uo UZR注意此注意此电阻不可少电阻不可少此电路兼有线性与此电路兼有线性与非线性两种工作状态非线性两种工作状态HOME我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没
9、有错:表里边有一个活的生物52单阈值比较器的特点单阈值比较器的特点1. 电路简单。电路简单。2. 当当Ao不够大时,不够大时, 输出边沿不陡。输出边沿不陡。3. 容易引入干扰。容易引入干扰。tuiuot过零附近仍过零附近仍处于放大区处于放大区uiuo饱和区饱和区线性放大区线性放大区+UOM-UOMHOME我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物53(2) (2) 滞回比较器滞回比较器8.39 8.39 滞回比较器滞回比较器 HOME我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的
10、世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物54)(322322ZOURRRuRRRuTZUURRRu322TZUURRRu322由图由图8.39(a)可知可知当输出为当输出为+UZ时,时,当输出为当输出为-UZ时,时,称为下限阈值电压称为下限阈值电压 称为上限阈值电压称为上限阈值电压 HOME我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物55OIIdOuuuuuu)(TTUUU注意 由于该电路存在正反馈,因而输出高、由于该电路存在正反馈,因而输出高、 低电平转换很快。低电平转换很
11、快。调节调节R2、R3的比值,可改变回差电压值。回差电压的比值,可改变回差电压值。回差电压大,抗干扰能力强,延时增加。实用中,就是通过调整大,抗干扰能力强,延时增加。实用中,就是通过调整回差电压来改变电路某些性能的。回差电压来改变电路某些性能的。 两个阈值的差称为两个阈值的差称为回差电压回差电压,即即这个正反馈过程很快使输出这个正反馈过程很快使输出uO由由UZ跳转到跳转到-UZ。例如,设开始时例如,设开始时uO=UZ,当,当uI增加到增加到UT+,使,使uO 有下降趋势时,正反馈过程为:有下降趋势时,正反馈过程为:HOME我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界
12、里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物56 还可以在同相端再加一个固定值的参考电还可以在同相端再加一个固定值的参考电压压UREF。此时,回差电压不受影响,改变的只。此时,回差电压不受影响,改变的只是阈值,在电压传输特性上表现为特性曲线沿是阈值,在电压传输特性上表现为特性曲线沿uI前后平移。因此,抗干扰能力不受影响,但前后平移。因此,抗干扰能力不受影响,但越限保护电路的门限发生了改变。越限保护电路的门限发生了改变。 目前有专门设计的集成比较器供选用。目前有专门设计的集成比较器供选用。常用的单电压集成比较器常用的单电压集成比较器J631、四电压集、四电压集成比较器成比较器
13、CB75339引脚图如图引脚图如图8.40所示。所示。 HOME我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物57(a a)单电压集成比较器)单电压集成比较器 (b b)四电压集成比较器)四电压集成比较器 图图8.40 8.40 常用电压比较器引脚图常用电压比较器引脚图 HOME我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物58电路如图电路如图8.418.41(a a)所示,试求上、下限阈值电压,)所示,试求上、下限
14、阈值电压,并画出电压传输特性。并画出电压传输特性。(a a)电路图)电路图 (b b)电压传输特性)电压传输特性图图8.418.41HOME例例8.7我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物59VUT5 . 16103010VVUT5 . 1)6(103010 故当反相输入端电压故当反相输入端电压ui -1.5 V时,输出电压由高电平时,输出电压由高电平6V跳变为被双向跳变为被双向稳压管箝位的低电平稳压管箝位的低电平V。此时,同相输入端电压跳变为下限阈值电压此时,同相输入端电压跳变为下限阈值电压HO
15、ME我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物60图图8.42 8.42 窗口比较器窗口比较器 (3) (3) 窗口比较器窗口比较器 窗口比较器的电路图和电压传输特性如图窗口比较器的电路图和电压传输特性如图8.42所示,所示, 主要用来检测输入电压是否在两个电平之间。主要用来检测输入电压是否在两个电平之间。HOME我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物612 2信号幅度的采样保持信号幅度的采样保持图图8.
16、43 8.43 基本采样保持电路基本采样保持电路HOME我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物62图图8.448.44LF198/298/398LF198/298/398采样保持电路采样保持电路 HOME我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物633. 有源滤波器主要用作测量信号的低通滤波。主要用作测量信号的低通滤波。(a) (a) 反相比例放大反相比例放大LPF LPF (b b)同相比例放大)同相比
17、例放大LPFLPF 图图8.45 8.45 低通滤波器(低通滤波器(LPFLPF)HOME我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物64RCfC21kCfRC9 .151001. 0101212163kR16kRRRF16/1试确定图试确定图8.45(b)所示的低通滤波器的电阻和电容值。所示的低通滤波器的电阻和电容值。要求要求fc=1kHz ,Au=2。解解 已知已知 fc=1kHz,先取,先取C=0.01F,由,由 根据集成运放同相和反相两个输入端直流通路电根据集成运放同相和反相两个输入端直流通路电
18、阻平衡要求,有阻平衡要求,有取用标称值取用标称值求取求取R值,故值,故HOME例例8.8我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物65211RRAFu11RRFkRRF321已知已知但标称值无但标称值无 32k ,则,则R1、RF均可采用二个标称均可采用二个标称值为值为10k和和22 k 的精密电阻串联来代替。的精密电阻串联来代替。故故HOME我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物668.3.5 8.3.
19、5 波形产生电路波形产生电路1.1.正弦信号产生电路正弦信号产生电路(1). 产生自激振荡的原理产生自激振荡的原理fidXXX改成正反馈改成正反馈只有正反馈电路才能产生自激振荡。只有正反馈电路才能产生自激振荡。基本放大基本放大电路电路Ao反馈电路反馈电路FiX+ dXoXfXHOME我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物67如果:如果:,ifXX则去掉则去掉,iX仍有信号输出。仍有信号输出。基本放大基本放大电路电路Ao反馈电路反馈电路FdXoXfX反馈信号代替了放大反馈信号代替了放大电路的输入信号
20、。电路的输入信号。基本放大基本放大电路电路Ao反馈电路反馈电路FiX+ +dXoXfXHOME我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物68自激振荡条件的推导自激振荡条件的推导fidofdooXXXXFXXAXFAAXXAooioF1基本放大基本放大电路电路Ao反馈电路反馈电路FiX+ dXoXfXHOME我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物69FAo=1自激振荡的条件自激振荡的条件基本放大基本放大电路
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