2022年2022年集成运算放大器 .pdf

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1、教 案 纸第次课第页3-1 安 徽 马 鞍 山 技 师 学 院 教 案 纸课题课题三：集成运算放大电路班级09 电气时间教学目的要求1、掌握运算电路的分析方法，熟悉基本运算电路的主要参数、组成及其特点。2、掌握 RC 低通、高通滤波电路的频率特性。3、了解三极管及其放大电路的高频特性。4、了解集成功率放大器及其应用。5、掌握集成运放应用电路的安装与调试方法，初步具有排除电路常见故障的能力。场地1-312 教具挂图与演示实验实物装配EWB 仿真重点集成运算放大器的应用电路难点线性集成器件的高频参数及其影响讲授思路与教学方法讲授思路：基于讲授集成运算放大器的基础知识，剖析典型应用电路，把教学的重点

2、放在集成运放应用电路的安装与调试方法上，要求学生自己动手练习，对线性集成电路的应用只作一般介绍和要求。教学方法：教师讲授与学生练习相结合；板书与多媒体课件相结合；EWB仿真演示与学生动手装配相结合。引入新课运算放大器是具有高开环放大倍数并带有深度负反馈的多级直接耦合放大电路。它首先应用于电子模拟计算机上，作为基本运算单元，可以完成加减、乘除、积分和微分等数学运算。早期的运算放大器是用电子管组成的，后来被晶体管分立元件运算放大器取代。 随着半导体集成工艺的发展，自从六十年代初第一个集成运算放大器问世以来，才使运算放大器的应用远远地超出模拟计算机的界限，在信号运算、 信号处理、 信号测量及波形产生

3、等方面获得广泛应用。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 40 页 - - - - - - - - - 教 案 纸第次课第页3-2 讲授内容课题三：集成运算放大电路（一）理论部分3.1 集成运算放大电路简单介绍运算放大器是具有高开环放大倍数并带有深度负反馈的多级直接耦合放大电路。 它首先应用于电子模拟计算机上，作为基本运算单元，可以完成加减、乘除、积分和微分等数学运算。早期的运算放大器是用电子管组成的， 后来被晶体管分立元件运算放大器取代。 随着半导体集成工艺的

4、发展， 自从六十年代初第一个集成运算放大器问世以来， 才使运算放大器的应用远远地超出模拟计算机的界限， 在信号运算、 信号处理、 信号测量及波形产生等方面获得广泛应用。3.1.1 集成运算放大器的结构与符号1集成运算放大器的组成集成运算放大器的种类很多， 电路也各不相同， 但基本结构一般都是由以下四个部分组成，如图3.1 （a）所以。输入级是提高运算放大器质量的关键部分，要求其输入电阻能减小零点漂移和抑制干扰信号。输入级大都采用差动放大。中间级的主要作用是使集成运放具有较强的放大能力，通常由多级共射（或共源）放大器构成，并经常采用复合管做放大器。图 3.1 集成运算放大器的组成名师资料总结 -

5、 - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 40 页 - - - - - - - - - 教 案 纸第次课第页3-3 讲授内容输出级与负载相接， 要求其输出电阻低， 带负载能力强， 能输出足够大的电压和电流，般由互补对称电路或射极输出器构成。偏置电路的作用是为上述各级电路提供稳定和合适的偏置电流，决定各级的静态工作点，一般由各种恒流源电路构成。图 3.2 （b）所示为简单集成运放的原理图。三极管VT1 和VT2组成带恒流负载的差分放大器作为输入级。VT3和 VT4组成复合管，主要起电

6、压放大作用，作为中间级。VT5和 VT6构成复合射极输出器，是输出级。2. 集成运算放大器的符号集成运算放大器的符号如图3.2 所示，图中“ ? ”表示放大器，三角形所指的方向为信号传输方向，“”表示开环增益极高。它有“ +”和“ - ”两个输入端。当在“+”端输入信号Ui时，输出信号 Uo与 Ui 的极性相同，故“ +”端称为同相端。当在 “- ” 端输入信号 Ui 时，输出信号 Uo与 Ui 的极性相反，故 “- ”端称为反相端。3集成运算放大器的电压传输特性集成运放的输出电压与输人电压（即同相输入端与反相输入端之间的差值电压）之间的关系曲线称为电压传输特性。 对于正、负两路电源供电的集成

7、运放，其电压传输特性如图3.3 所示。曲线分线性区（图中斜线部分）和非线性区（图中斜线以外的部分） 。在线性区，输出电压uo 等于 Auo（U+U-） ，其中Auo 为开环电压放大倍数。但在非线性区，uo 等于 Uom（最大输出电压）。由于外电路没有引人负反馈，集成运放的开环增益非常高，只要加很微小的输人电压， 输出电压就会达到最大值Uom，所以集成运放电压传输特性中的线性区非常窄。图 3.2 集成运算放大器的符号名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 40 页

8、- - - - - - - - - 教 案 纸第次课第页3-4 讲授内容4集成运算放大器的工作特点（1）集成运算放大器的理想特性在分析运算放大器时为了便于分析和计算，一般可将它视为一个理想运算放大器。其主要条件如下。开环差模电压放大倍数Auo；差模输入电阻 rid；输出电阻 ro0；共模抑制比 KCMR ；输入偏置电流 IB1 = IB2 = 0 。（2）理想集成运算放大器线性区的特点因为理想运算放大电路的输入偏置电流为零和输入电阻为无穷大，该电路不会向外部电路索取任何电流，所以流入放大器反相输入端和同相输入端的电流为零。也就是说，集成运算放大电路是与电路相连接的， 但输入电流又近似为零， 相

9、当于断开一样，故通常称为“虚断” 。因为开环差模电压放大倍数为无穷大，所以当输出电压为有限值时，差模输入电压U+U- = UoAuo = 0，即 U+ = U-。也就是说，集成运算放大器两个输入端对地的电压总是相等的。二者不接地，但电位又总相等，相当于短路，通常称为“虚短”。如果同相输入端接地（或通过电阻接地）即U+ = 0，则反相输入端电位也为零，但又不接地，则称为“虚地”。图 3.3 集成运算放大器的电压传输名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 40 页 -

10、 - - - - - - - - 教 案 纸第次课第页3-5 讲授内容一般实际的集成运算放大器工作在线性区时，其参数很接近理想条件，因此工作在线性区的实际集成运算放大器，也基本上具备这两个特点。3.1.2 集成运算放大器的引脚功能1集成运算放大器的封装形式引脚排列集成运算放大器的封装形式主要为金属圆壳封装及双列直插式封装，如图3.4 所示。金属圆壳封装的引脚有8、10、12三种形式，双列直插型封装的引脚有8、14、16 三种形式。集成运放的引脚除输入、 输出三个端外， 还有电源端， 公共端 (地端 )、调零端、相位补偿端、外接偏置电阻端等。这些引脚虽未在电路符号上标出， 但在实际使用时必须了解

11、各引脚的功能及外接线的方式。2集成运算放大器引脚功能代表符号表 3.1 集成运算放大器引脚功能代表符号符号功能符号功能IN-反相输入端BI 偏置电流输入端IN+同相输入端CX外接电容端OUT 输出端CR外接电阻及电容的公共端V+正电源输入端OSC 振荡信号输出端V-负电源输入端NC 空闲的引线端（空脚）VS表示供电电压GND 接地端COMP 补偿端GNDS 信号接地端OA 调零端GNGD 功率接地端图 3.4 集成运算放大器外形名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，

12、共 40 页 - - - - - - - - - 教 案 纸第次课第页3-6 讲授内容3.1.3 基本运算电路运算放大器能完成比例、 加减、积分与微分、 对数与反对数以及乘除等运算，现将比例运算、加减运算介绍如下。1比例运算电路将输入信号按比例放大的电路，称为比例运算放大电路。 按输入信号加入不同的输入端的方式不同，可分为反相输入比例运算放大器和同相输入比例运算放大器。（1）反相输入比例运算电路反相输入比例运算放大器的原理图如图3.5 所示。输入信号Ui从反相端输入，所以Uo与 Ui相位相反。输出电压经过Rf反馈到反相输入端， 构成电压并联负反馈电路。 因为输出信号与输入信号的相位相反， 因此

13、该电路也称为反相放大器。 Rf称为反馈电阻，R1称为输入电阻， R称为输入平衡电阻。 选择参数时应使R = R1/Rf，让集成运算放大器两个输入端的外接电阻相等，确保其处于平衡对称的工作状态。根据分析集成运算放大电路的两个重要特点（“虚短” 、 “虚断” ）可知：因为 U+ = U- =0（因为 U+ = 0，所以“虚地”） ， I+ = I- = 0 所以fiNiiIRURUUI11ifffoURRRIU1图 3.5 反相比例运算电路名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第

14、6 页，共 40 页 - - - - - - - - - 教 案 纸第次课第页3-7 讲授内容即闭环电压放大倍数为1RRUUAfiouf可以看出： Uo与 Ui是比例关系，改变比例系数，即可改变Uo的数值。负号表示输出电压与输入电压极性相反，即该电路实现了对反相端输入信号的反相比例运算功能，故称为反相比例运算放大电路。在反相输入运算放大器中，如果Rf=R1，则 Auf=RfR1 =1，即输出电压与输入电压大小相等、相位相反，这种电路称为反相器。（2）同相输入比例运算电路同相输入比例运算放大器的原理图如图从3.6 所示。输入信号 Ui经 R加到同相输入端，输出信号队经Rf和 R1分压后反馈到反相

15、输入端。这是一个电压串联负反馈电路。因为输出信号与输入信号的相位相同， 所以该电路也称为同相放大器。 为保持输入端平衡，使平衡电阻R =R1/Rf，根据分析集成运算放大电路的两个重要特点（ “虚短” 、 “虚断” ）可知：因为 U+ = U- = Ui（ “虚短” ，但不是“虚地”） ， I+ = I- = 0 所以NipUUU1RUINiifNofIRUUI图 3.6 同相比例运算电路名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 40 页 - - - - - - -

16、- - 教 案 纸第次课第页3-8 讲授内容则ifoURRU)1(1即闭环电压放大倍数为11RRUUAfiouf可以看出： Uo与 Ui是比例关系，改变比例系数，即改变RfR1，即可改变 Uo的值，由于输入、输出电压的极性相同且有比例关系，故称为同相比例运算放大电路。同相输入运算放大器中，当Rf =0 或 R1 =时， Auf =1+（RfR1）=1，即输出电压与输入电压大小相等，相位相同， 这种电路称为电压跟随器。2. 加法与减法运算电路（1）加法运算电路加法运算又叫求和运算， 在反相比例运算放大器的基础上增加若干个输入支路便组成了反相加法运算电路，也称为反相加法器，如图 3.7 所示。根据

17、分析集成运算放大电路的两个重要特点（“虚短” 、 “虚断” ）可知：333222111,RUIRUIRUIiii321IIIIf又因为反相输入端为虚地，故有ffRIU0即图 3.7 反相加法运算电路名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 40 页 - - - - - - - - - 教 案 纸第次课第页3-9 讲授内容fiiiRRURURUU)(3322110可以看出，电路实现了反相加法运算， 式中的负号表明输出电压与输入电压的相位相反。如果在图 13.30 所示

18、的输出端再接一级反相器， 可消去负号， 从而实现常规的加法运算。 为保持输入端平衡，则使得平衡电阻R = R1/R2/R3/Rf。（2）减法运算电路减法运算电路是实现若干个输入信号相减功能的电路，常用差动输入方式来实现，如图3.8 所示。输入信号Ui1、Ui2分别加到运算放大器的反相输入端和同相输入端上。下面利用叠加原理来进行分析。当 Ui1单独作用时1101ifURRU当 Ui2单独作用时221102)(1()1(iffURRRRRURRU所以2211102010)(1(ififURRRRRURRUUU当 R1 = R2，Rf = R 时，则)(1210iifUURRU图 3.8 差动减法运

19、算电路名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 40 页 - - - - - - - - - 教 案 纸第次课第页3-10 讲授内容此时，闭环电压放大倍数为1RRAfuf由此可知，输出电压正比于两个输入电压之差。这种运算电路实现了差值运算，因此又称为差动输入比例运算电路。如果取 R1 = Rf，则120iiUUU这时，此电路就称为减法运算电路。 由于信号电压同时从反相输入端和同相输入端输入， 电路存在共模电压， 为了保证运算精度，要选用共模抑制比高的集成运放电路。3

20、微分与积分运算电路（1）微分运算电路图 3.9 所示为微分运算电路，由“ 虚地” “虚断” iC=iR ，有则若输入为阶跃信号，输出波形如图 3.10 所示。图 3.9微分运算电路图 3.10微分运算电路波形名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 40 页 - - - - - - - - - 教 案 纸第次课第页3-11 讲授内容可见输出电压正比于输入电压对时间的微分，从而实现了微分运算。（2）积分运算电路将微分运算电路中的电阻和电容位置互换，即构成积分运算电路

21、，如图 3.11所示。利用“ 虚断” “虚地”,输出电压等于电容电压因则当输入信号为阶跃电压时设电容初始电压为零 , 则图 3.11积分运算电路名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 40 页 - - - - - - - - - 教 案 纸第次课第页3-12 讲授内容其波形为图 3.12 所示。其中3.2 线性集成电路的应用线性集成电路是采用直接耦合的多级放大电路，所以它们的下限频率趋于零，但随着工作频率的升高，其增益将随之下降。通用型集成运算放大器开环上限频率

22、一般都比较低，如集成运放741 只有 7Hz，单位增益带宽也只有1MHz 左右。放大电路对正弦输入信号的稳态响应特性称为频率特性，它包括幅频特性和相频特性，上限截止频率和下限截止频率之间的范围称为通频带或频带宽度 BW（Band Width）,BW = fH-fL。3.2.1 放大电路的频率特性1. RC 低通和高通电路的频率特性图 3.12积分运算电路波形名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 40 页 - - - - - - - - - 教 案 纸第次课第页

23、3-13 讲授内容（1）RC低通电路的频率特性1）频率特性的描述如图 3.13 所示，由于该电路只有一个独立的储能元件C，故称为一阶低通滤波电路。2）频率特性的波特图波特图 上述频率特性可用特定的渐进线来表示，所得到的曲线称为渐进波特图，简称波特图，如图3.14 所示。由幅频特性图可知，用渐进线代替实际幅频特性时最大误差发生在转折频率fH处，在 f =fH处偏 差为-3dB；由相频特性图可知，用渐进线代替实际相频特性时最大误差发生在转折频率f=0.1fH及 f=10fH处，其值为 5.7 。（2）RC高通电路的频率特性图 3.13简单 RC 低通电路(a)电路(b)幅频特性(c)相频特性图 3

24、.13简单 RC 低通电路滤波图(a)幅频波特图(c)相频波特图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 13 页，共 40 页 - - - - - - - - - 教 案 纸第次课第页3-14 讲授内容其电路图、幅频波特图和相频波特图如3.14 所示。由图可知，高通电路的下限截止频率 （或称转折频率） 为 fL，0fL为阻带，fL为通带，所以它为一阶RC高通滤波电路。低通和高通滤波电路对输入信号只有衰减作用，而没有放大作用， 因此称为无源滤波电路。图 3.14简单 RC 高通

25、电路(a)电路(b)幅频特性(c)相频特性名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 14 页，共 40 页 - - - - - - - - - 教 案 纸第次课第页3-15 讲授内容2三极管及其单级放大电路的频率特性（1）单级阻容耦合放大器的中频和低频特性1）单级阻容耦合放大器的中频和低频特性单级阻容耦合放大器电路及小信号等效电路如图3.15所示。中频特性耦合电容 C1、C2可是为短路，级间电容可是为开路。低频特性级间电容可是为开路，耦合电容C1 、C2与电路中电阻串联容抗不能

26、忽略。图 3.15 单级阻容耦合放大器及H 参数等效电路名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 15 页，共 40 页 - - - - - - - - - 教 案 纸第次课第页3-16 讲授内容结论：频率降低， AUS随之减小，输出比输入电压相位超前。2）三极管及其单级放大电路的高频特性因值随频率升高而降低， 高频下不能采用H 参数等效电路，而采用混合型等效电路。1）晶体三极管的混合型等效电路等效电路如图 3.16 所示。图 3.16 单级阻容耦合放大器混合型等效电路名师资料

27、总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 16 页，共 40 页 - - - - - - - - - 教 案 纸第次课第页3-17 讲授内容2）与频率 f 的关系高频时，三极管的结电容对信号电流产生分流作用，使得输出电流减小，导致三极管的电流放大系数 随频率升高而下降，电流与频率的关系曲线如图3.17 所示。图 3.17与频率f 的关系曲线名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - -

28、- - 第 17 页，共 40 页 - - - - - - - - - 教 案 纸第次课第页3-18 讲授内容3）三极管单级放大电路高频特性（C1，C2视为短路）现以图 3.18 所示共发射极为例， 分析放大电路的高频特性。图 3.18共发射极放大电路图 3.18共发放大电路高频特性名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 18 页，共 40 页 - - - - - - - - - 教 案 纸第次课第页3-19 讲授内容将三极管用混合型等效电路代入得如图3.19 （a）高频等效

29、电路，用密勒定理将其简化成图3.19（b）。结论：频率降低， AUS减小，输出相位滞后，增益带宽积威常数。3集成运算放大器高频参数及其影响（1）小信号频率参数1）开环带宽 BW 运放开环差模电压增益值比直流增益值下降3 dB 时所对应的信号频率称为开环带宽，BW =f H。通用型集成运放带宽较窄(几赫兹 ) ，带宽增益积= Aud2 f H。2）单位增益带宽BWG 图 3.19集成运放频率特性名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 19 页，共 40 页 - - - - -

30、- - - - 教 案 纸第次课第页3-20 讲授内容（2）大信号动态参数（3）高速宽带集成运放当 BWG 2 MHz，BWP 20 kHz ，SR 6 V/s 。3.2.2 集成运算放大器小信号交流放大电路名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 20 页，共 40 页 - - - - - - - - - 教 案 纸第次课第页3-21 讲授内容1. 反相交流放大电路（1）电路结构及动态参数电路如图 3.20 所示。该电路采用双电源供电，要求正、负电源对称，静态时，运算放大器同

31、相输入端和反相输入端以及输出端的静态电位都应为0V。图 3.20反相交流放大电路名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 21 页，共 40 页 - - - - - - - - - 教 案 纸第次课第页3-22 讲授内容（2）单电源供电的反相交流放大电路其电路如图 3.21 所示。为使放大的信号不失真，运算放大器的两输入端和输出端的静态电位必须大于0V，一般取电源电压的一半，因此图中电阻 R2和 R3为静态偏置电阻， 当它们阻值相等时，在同相端得到的静态电位为1/2VCC，又由

32、于“虚短”路，使得反相端的静态电位也为1/2VCC，这样结论：当运算放大器单电源应用构成线性放大器时，其同相端、反相端和输出端的静态电位相等，且一般为电源电压的一半；输入为差分电路，采用单电源时输入端静态电位不能为0；输出为 OTL 电路，静态输出电压为 0.5VCC；为满足 0 输入时输入和输出端等电位，应使 U+= U= UO=0.5VCC2. 同相交流放大电路电路如图 3.22 所示， C1为输入耦合电容， R2提供同相输入端直流电路。 下图(a) 所示电路由于同相端接入电阻R2， 故使该电路的输入电阻降低， 其值近似等于 R2。 为了提高电路的输入电阻，可采用下图 (b) 所示电路，该

33、电路中C2的容量取足够大，对交流短路，这样输出电压 o通过 RF在 R1上产生的反馈电压 a=n，即ap，使 R2中几乎没有交流电流通过， 从而获得极高的输入电阻。图 3.21 单电源供电的反相交流放大电路电路(a)电路 (b)交流等效电路名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 22 页，共 40 页 - - - - - - - - - 教 案 纸第次课第页3-23 讲授内容在同相放大器电路中加入静态偏置电阻，电路变为下图(a) 所示电路。图中 R2和 R3为电压偏置电阻，使

34、得A点电位为 VCC/2 ，通过电阻 R1和 RF ，使得运算放大器的反相输入端和输出端的静态电位为 VCC/2 ，又通过电阻 R4 ，使运算放大器同相输入端的静态电位也为 VCC/2 。电容 C3为滤波电容，而 C1和 C2分别为输入和输出耦合电容。该放大器的交流等效电路如下图(b) 所示，显然其通带内电压放大倍数11。3. 交流电压跟随器与汇集放大电路（1）交流电压跟随器如图 3.23 所示：R1 、R2：给同相端提供直流通路C1 、C2：C1为输入耦合电容； C2为正反馈电容，提高输入电阻； C1 、C2对交流短路。图 3.22 同相交流放大电路(a)一般电路(b)高输入电阻电路名师资料

35、总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 23 页，共 40 页 - - - - - - - - - 教 案 纸第次课第页3-24 讲授内容（2）汇集放大电路在信号传输中， 有时希望将几个交流信号汇集起来，而又要求各个信号源之间不产生相互影响， 同时还要求汇集后各个信号之间不能产生相互调制， 以避免出现新频率的信号。 由集成运算放大器构成的有源汇集电路可满足上述要求，其优点是没有汇集衰减，还可有增益，且交调产物小，制造方便。图 3.23 交流电压跟随器图 3.24 汇集放大电路名师资料

36、总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 24 页，共 40 页 - - - - - - - - - 教 案 纸第次课第页3-25 讲授内容图 2.24 （a）为实用电路，输出电压图 2.24 （b）为等效电路，输出电压要求：1）各信号源间互不影响；2）汇集后信号间互不调制，以免出现新频率的信号。反相输入加法电路能较好地实现低频信号的汇集放大。因为：集成运放开环增益很高， 在闭环增益很小时， 很深的电压并联负反馈，使反相端的闭环输入电阻近似为 0，各信号源间互不影3.2.3 有源滤波电

37、路滤波电路 使有用的频率信号通过， 同时抑制无用频率成分的电路。分类：理想滤波器的频率特性如图 3.25 所示。按处理方法按构成器件分按处理信号分按频率特性分按传递函数分硬件滤波软件滤波无源滤波器有源滤波器模拟滤波器数字滤波器低通滤波器高通滤波器带通滤波器带阻滤波器一阶滤波器二阶滤波器,N 阶滤波器名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 25 页，共 40 页 - - - - - - - - - 教 案 纸第次课第页3-26 讲授内容1. 有源低通滤波电路（ LPF Low

38、Pass Filter）（1）一阶LPF 用简单的 RC低通电路与集成运算放大器就可以构成一阶有源低通滤波电路。一阶有源低通滤波器通带内具有增益Auf，同时，采用同相输入比例运算电路，可将实际负载RL与无源 RC滤波电路隔开，从而使RL对滤波器特性影响很小。电路如图3.26所示。图 3.25 理想滤波器的频率特性图 3.26同相输入一阶有源低通滤波电路名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 26 页，共 40 页 - - - - - - - - - 教 案 纸第次课第页3-2

39、7 讲授内容（2）二阶 LPF 在一阶低通滤波电路的基础上，再加一级RC低通电路就构成二阶有源低通滤波电路。如图 3.27(a) 所示。但图中第一级RC低通电路中 C的下端不接地而接到集成运放的输出端，可在截止频率附近引入正反馈，使其幅频特性得到改善。由于图中集成运放构成的同相比例运算电路实际上就是所谓压控电压源，故称图3.27 (a)所示电路为二阶压控电压源低通滤波电路，它的电压增益Auf=1+RFR1即为滤波器的通带电压增益。图 3.27二阶有源低通滤波电路(a)电路(b)幅频特性名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - -

40、- 名师精心整理 - - - - - - - 第 27 页，共 40 页 - - - - - - - - - 教 案 纸第次课第页3-28 讲授内容2. 有源高通滤波电路（ HPF High Pass Filter）高通滤波电路与低通滤波电路具有对偶关系，所以将低通滤波电路中滤波元件R 和 C 的位置互换，即可得到高通滤波电路,其电路如图 3.28 所示。图 3.28 二阶有源高通滤波电路(a)电路(b)幅频特性名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 28 页，共 40 页

41、- - - - - - - - - 教 案 纸第次课第页3-29 讲授内容3. 有源带通滤波电路 (BPFBand Pass Filter) 电路只允许某一频段内信号通过，有上限和下限两个截止频率，将高通滤波电路与低通滤波电路进行适当组合，就可获得带通滤波电路。下图为二阶有源带通滤波电路，图中R、C 组成低通电成路， C1、R3组高通电路，要求RCR3C1，故低通电路的截止频率 fL大于高通电路的截止频率fH，两 者之间形成了一个通带，从而构成了如图3.29 所示的带通滤波电路。图 3.29 二阶有源带通滤波电路(a)电路(b)幅频特性名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - -

42、- - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 29 页，共 40 页 - - - - - - - - - 教 案 纸第次课第页3-30 讲授内容4. 有源带阻滤波电路电路阻止某一频段的信号通过， 而让该频段之外的所有信号通过，从而达到抗干扰的目的。 其电路如下图所示。 带阻滤波电路可由低通和高通滤波电路组成，其原理示意图如图 3.30(a) 所示，其中，低通滤波电路的截止频率fH应小于高通滤波电路的截止频率 fL。因此，电路的阻带为 (fL-fH)，如图 3.30(b) 所示。3.2.4 集成功率放大器及其应用集成功率放大器组成： 前置级

43、、中间级、输出级、偏置电路。特点：输出功率大、效率高；有过流、过压、过热保护，以保证器件在大功率状态下安全可靠工作。图 3.30 有源带阻滤波电路(a)电路(b)幅频特性名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 30 页，共 40 页 - - - - - - - - - 教 案 纸第次课第页3-31 讲授内容1. LM386 集成功放及其应用LM386 是一种低电压通用集成功率放大器。（1）引脚及其典型应用参数LM386 集成功率放大器管脚排列如图3.31（a）所示。（2）内部

44、电路内部电路如图 3.31（b）所示，由输入级、中间级和输出级等组成。输入级有V2、V4 组成双端输入单端输出差分电路；V3、V5 是其恒流源负载； V1、V6 是射级跟随器，高R i；V7 V12 为功率放大电路； V7 为驱动级（ I0为恒流源负载）； V11、V12 用于消除交越失真；V8、V10 构成PNP 准互补对称 ；1、 8 开强路时，负反馈最，整个电路的电压放大倍数图 3.31 LM386 集成功放名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 31 页，共 40 页

45、 - - - - - - - - - 教 案 纸第次课第页3-32 讲授内容Au = 20 ，若在 1、8 间外接旁路电容，以短路R5 两 端的交流压降，可使电压放大倍数提高到200；调整 RP（典型应用电路图），可使集成功放电压放大倍数在20200之间变化；管脚 7与地之间外接电解电容C5（典型应用电路图）， C5 可与 R2 组成直流电源去耦电路。3.典型应用电路如图 3.32 所示，5 脚外接电容 C3为功放输出电容， 构成 OTL电路；R1、R4是功率补偿电路，以抵消扬声器音圈电感在高频时产生的不良影响，改善功率放大电路的高频特性和防止高频自激。输入信号 ui由 C1接同 相输入端 3

46、 脚， 反相输入端 2 脚接地，故构成单端输入方式。2. DG810 集成功放及其应用DC810集成功率放大器具有输出功率大、噪声小、频带宽、工作电源范围宽， 具有保护电路等优点， 是通常使用的标准集成音频功率放大器。它由输入级、中间级、输出级、偏置电路及过压、过热保护电路等组成，如图3.33 所示。图 3.32LM386 典型应用电路名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 32 页，共 40 页 - - - - - - - - - 教 案 纸第次课第页3-33 讲授内容3.

47、 TDA2040 集成功放及其应用TDA2040集成功率放大器内部有独特的短路保护系统，可以自动限制功耗，从而保证输出级三极管始终处于安全区域；TDA2040内部还设置了过热关机等保护电路，使集成电路具有较高可靠性。电路如图3.34 所示。图 3.33 DG810 集成功放图 3.34TDA2040 集成功放名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 33 页，共 40 页 - - - - - - - - - 教 案 纸第次课第页3-34 讲授内容其主要参数有：直流电源：2.5

48、20 V;开环增益： 80 dB;功率带宽： 100 kHz; 输入阻抗： 50 k; 输出功率： 22 W (RL = 4 ). （1）TDA2040双电源（ OTL ）应用其电路如图 3.35 所示，大电容滤除低频成分，小电容滤除高频成分。（2）TDA2040单电源（ OTL ）应用电路如图 3.36 所示。图 3.35 TDA2040双电源功放图 3.36 TDA2040单电源功放名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 34 页，共 40 页 - - - - - - -

49、 - - 教 案 纸第次课第页3-35 讲授内容（二）技能部分3.3 集成运放应用电路安装与调试3.3.1 电压比较器应用电路安装与调试1实训目的和任务通过电压比较器应用电路的装配、调试，掌握单门限电压比较器的传输特性，并能进行简单故障排除。2. 实训仪器和器材（1）常用电子组装工具1 套。（2）直流稳压电源 1 台。（3）MF47型万用表或 DT890型数字万用表 1 只。（4）万能电路板 1 块。（5）电压比较器应用电路元器件1 套3. 实训内容和步骤图 3.37 电压比较器应用电路名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - -

50、 - 名师精心整理 - - - - - - - 第 35 页，共 40 页 - - - - - - - - - 教 案 纸第次课第页3-36 讲授内容（1）按图 3.37 所示的电路设计绘制装配草图。（2）按装配图进行装配，常规工艺按2.8.1 电子电路装配要求和方法（3）装配完成后，将微调电位器RP调至对地电阻最小处。（4）接通电源，缓慢调节RP ，使 RP对地电阻逐渐增大（输入电压 Ui逐渐增加），观察发光二极管（V5V8）的发光情况，依次测量 V5V8发光时，输入电压Ui的变化范围，并将结果记录在下表中。测 量 记 录发光二极管的发光情况Ui电压范围V5V8均不发光V5V7不发光， V8