模拟电子技术第章.ppt

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1、模拟电子技术第 章现在学习的是第1页，共25页一、集成运放的特点（1 1）直接耦合方式，充分利用相邻管子性能良好的一致性）直接耦合方式，充分利用相邻管子性能良好的一致性,采用差分采用差分放大电路和电流源电路。放大电路和电流源电路。（2 2）用复杂电路实现高性能的放大电路，因为电路的复杂化并）用复杂电路实现高性能的放大电路，因为电路的复杂化并不带来工艺的复杂性。不带来工艺的复杂性。（3 3）用有源元件替代无源元件，如用晶体管取代难于制作的大）用有源元件替代无源元件，如用晶体管取代难于制作的大电阻。电阻。（4 4）采用复合管的接法以改进单管的性能。）采用复合管的接法以改进单管的性能。集成运算放大电

2、路，简称集成运放，是一个高性能的直接耦合多集成运算放大电路，简称集成运放，是一个高性能的直接耦合多级放大电路。因首先用于信号的运算，故而得名。级放大电路。因首先用于信号的运算，故而得名。现在学习的是第2页，共25页二、集成运放电路的组成及各部分的作用两个两个输入端输入端一个一个输出端输出端 若将集成运放看成为一个若将集成运放看成为一个“黑盒子黑盒子”，则可等效为一个双端，则可等效为一个双端输入、单端输出的差分放大电路。输入、单端输出的差分放大电路。现在学习的是第3页，共25页集成运放电路四个组成部分的作用输入级输入级输入级输入级：前置级，多采用差分放大电路。要求前置级，多采用差分放大电路。要求

3、Ri大，大，Aud大，大，Auc小，输入端耐压高。小，输入端耐压高。中间级中间级中间级中间级：主放大级，多采用共射放大电路。要求有足够的放大能主放大级，多采用共射放大电路。要求有足够的放大能力。力。输出级输出级输出级输出级：功率级，多采用功率级，多采用共集放大电路共集放大电路。要求。要求Ro小，最大不失小，最大不失真输出电压尽可能大。真输出电压尽可能大。偏置电路偏置电路偏置电路偏置电路：为各级为各级放大电路设置合适放大电路设置合适的静态工作点。采的静态工作点。采用电流源电路。用电流源电路。几代产品中输入级的变化最大！几代产品中输入级的变化最大！几代产品中输入级的变化最大！几代产品中输入级的变化

4、最大！现在学习的是第4页，共25页三、集成运放的电压传输特性 由于由于Aod高达几十万倍，所以集成运放工作在线性区时的最大输高达几十万倍，所以集成运放工作在线性区时的最大输入电压入电压(uPuN)的数值仅为几十一百多微伏。的数值仅为几十一百多微伏。在线性区：在线性区：uOAod(uPuN)Aod是开环差模放大倍数。是开环差模放大倍数。非线非线性区性区 (uPuN)的数值大于一定值时，的数值大于一定值时，集成运放的输出不是集成运放的输出不是UOM,就是就是UOM，即集成运放工作在非线性区。，即集成运放工作在非线性区。uO=f(uP-uN)线性区现在学习的是第5页，共25页4.2 集成运放中的电流

5、源集成运放中的电流源现在学习的是第6页，共25页一、镜像电流源T0 和和 T1 特性完全相同。特性完全相同。在电流源电路中充分利用集成运放中晶体管性能的一致性。在电流源电路中充分利用集成运放中晶体管性能的一致性。基准电流基准电流现在学习的是第7页，共25页二、威尔逊电流源IR现在学习的是第8页，共25页 图中T1、T2和T3管特性完全相同，因而1=2=3=，IC2=IC1=IC。根据各管的电流可知，A点的电流方程为在B点整理可得当=10时，IC30.984IR，可见，在很小时也可以认为IC3IR现在学习的是第9页，共25页三、微电流源Re要求提供很小的静态电流，又不能用大电阻。要求提供很小的静

6、态电流，又不能用大电阻。超越超越方程方程现在学习的是第10页，共25页四、多路电流源 根据所需静态电流，来选根据所需静态电流，来选取发射极电阻的数值。取发射极电阻的数值。由于各管的、UBE数值相同，则IERe=IE1Re1=IE2Re2=IE3Re3 IRRe IE1IE2IE3IE现在学习的是第11页，共25页五、电流源用作有源电阻 （集电极或负载电阻）电流IC2等于基准电流IR。电流源的交流电阻很大，在共射电路中，可使每级的电压增益很高现在学习的是第12页，共25页4.3 集成运放电路简介集成运放电路简介现在学习的是第13页，共25页 一一.简单的集成运放简单的集成运放 原理电路：原理电路

7、：现在学习的是第14页，共25页 同相输入端和反相输入端同相输入端和反相输入端 输入电阻大、差模增益大、输出电阻小、共模抑制能力强、输入电阻大、差模增益大、输出电阻小、共模抑制能力强、允许的共模输入电压高、输入端耐压高等。允许的共模输入电压高、输入端耐压高等。二、F007通用型集成运放通用型集成运放现在学习的是第15页，共25页三、实例VCCOUTOA2OA1 IN-IN+-VEE1.通用型集成运放A741（F007)OA1、OA2:调零端调零端IN-:反向输入端（反向输入端（U-或或UN）IN+:同相输入端（同相输入端（U+或或UP）-VEE:直流电源负端直流电源负端VCC:直流电源正端直流

8、电源正端OUT:输出端输出端电源范围电源范围:9V18V现在学习的是第16页，共25页2.通用型集成运放LM3241OUT 1IN-1IN+VCC 2IN+2IN-2OUT4OUT 4IN-4IN+VEE 3IN+3IN-3OUTIN-:反向输入端IN+:同相输入端OUT:输出端可单电源工作：VCC接330V，VEE接地也可双电源工作：1.5V15V（VCC接正电源，接正电源，VEE接负接负电源）电源）现在学习的是第17页，共25页4.4 集成运放的性能指标及低频等效电路集成运放的性能指标及低频等效电路一一.集成运放的性能指标集成运放的性能指标 1.开环差模电压增益（电压放大倍数）开环差模电压

9、增益（电压放大倍数）Aod ：无反馈时的差模电压增益。无反馈时的差模电压增益。一般一般Aod在在100120dB左右，高增益运放可达左右，高增益运放可达140dB以上。以上。2.差模输入电阻差模输入电阻rid：运放输入差模信号时的输入电阻运放输入差模信号时的输入电阻 3.输出电阻输出电阻ro：从输出端看进去的等效电阻从输出端看进去的等效电阻 现在学习的是第18页，共25页 4.共模抑制比共模抑制比 KCMR：KCMR=20lg(Avd/Avc)(dB)其典型值在其典型值在80dB以上，性能好的高达以上，性能好的高达180dB。5.输入失调电输入失调电UIO 输入电压为零时，将输出电压除以电压增

10、益，输入电压为零时，将输出电压除以电压增益，即为折算到输入端的失调电压。是表征运放内部即为折算到输入端的失调电压。是表征运放内部电路对称性的指标。电路对称性的指标。6.输入失调电压温漂输入失调电压温漂 dUIO/dT 在规定工作温度范围内，输入失调电压随温度的变化在规定工作温度范围内，输入失调电压随温度的变化量与温度变化量之比值。量与温度变化量之比值。现在学习的是第19页，共25页 7.输入失调电流输入失调电流 IIO 及及输入偏置电流输入偏置电流IIB：在零输入时，差分输入级的差分对管基极电流之差，用于表征差分在零输入时，差分输入级的差分对管基极电流之差，用于表征差分级输入电流不对称的程度。

11、级输入电流不对称的程度。8.输入失调电流温漂输入失调电流温漂dIIO/dT:在规定工作温度范围内，输入失调电流随温度的变化量与温度在规定工作温度范围内，输入失调电流随温度的变化量与温度变化量之比值。变化量之比值。9.最大共模输入电压最大共模输入电压Vicmax 在保证运放正常工作条件下，共模输入电压的允许范围。在保证运放正常工作条件下，共模输入电压的允许范围。共模电压超过此值时，输入差分对管出现饱和，放大器失去共模电压超过此值时，输入差分对管出现饱和，放大器失去共模抑制能力，不能正常放大差模信号。共模抑制能力，不能正常放大差模信号。现在学习的是第20页，共25页 10.最大差模输入电压最大差模

12、输入电压Uidmax 运放两输入端能承受的最大差模输入电压，超过此电压时运放两输入端能承受的最大差模输入电压，超过此电压时,差分管将出现反向击穿现象。差分管将出现反向击穿现象。11.3dB带宽带宽 f H 运放的差模电压放大倍数下降运放的差模电压放大倍数下降3dB所定义的带宽所定义的带宽 f H。12.单位增益带宽单位增益带宽fc:运放的差模电压放大倍数下降运放的差模电压放大倍数下降1 定义的带宽定义的带宽 13.转换速率转换速率S R 反映运放对于快速变化的输入信号的响应能力。转换速率反映运放对于快速变化的输入信号的响应能力。转换速率SR的表达式为的表达式为:现在学习的是第21页，共25页

13、指标参数指标参数指标参数指标参数 理想值理想值理想值理想值n开环差模增益开环差模增益 Aod n差模输入电阻差模输入电阻 rid n输出电阻输出电阻 ro 0n共模抑制比共模抑制比 KCMR n输入失调电压输入失调电压 UIO 0nUIO的温漂的温漂d UIO/dT()0n输入失调电流输入失调电流 IIO 0nIIO的温漂的温漂d IIO/dT()0 n输入偏置电流输入偏置电流IIB：0n-3dB带宽带宽 fH n转换速率转换速率 SR 理想集成运的性能指标理想集成运的性能指标现在学习的是第22页，共25页二二.集成运放的低频等效电路集成运放的低频等效电路 如果只考虑对差模信号的放大作用，那么

14、可用简化的集成运放低频等效电路。现在学习的是第23页，共25页三三.集成运放的使用注意事项集成运放的使用注意事项 集成运算放大器按其技术指标可分为通用型、高速型、高阻型、低功耗型、功率型和高精度型等；按其内部电路又可分为双极型（由晶体管组成）和单极型（由场效应管组成）；按每一个集成片中运放的数目可分为单运放、双运放和四运放。使用时，应根据实际需要来选择运放类型。使用时要根据管脚图和符号图正确连接外电路，并要调零，再根据需要对运放采取一定的保护和扩展应用的措施。现在学习的是第24页，共25页 由于集成运放内部参数不完全对称，即存在失调电压和失调电流，导致当输入信号为零时，输出不为零。集成运放通常都设有调零端，通过调节调零电位器使电路输入为零时其输出也为零，只要按照要求调零，一般能够满足要求。调零时要在闭环情况下进行，一般将运放两输入端接地，然后调节调零电阻，使输出电压为零即可。现在学习的是第25页，共25页