《运算放大器 》PPT课件.ppt
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1、下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页第第11章章 集成运算放大器集成运算放大器11.111.1 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11.211.2 运算放大器在信号运算方面的应用运算放大器在信号运算方面的应用运算放大器在信号运算方面的应用运算放大器在信号运算方面的应用11.311.3 运算放大器在信号处理方面的应用运算放大器在信号处理方面的应用运算放大器在信号处理方面的应用运算放大器在信号处理方面的应用11.411.4 运算放大电路中的负反馈运算放大电路中的负反馈运算放大电路中的负反馈运算放大电路中的负反馈下一
2、页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页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.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.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
3、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积分运算电路的工作原理积分运算电路的工作原理积分运算电路的工作原理。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。本章要求本章要求第第11章章 集成运算放大器集成运算放大器下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页11.1 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集成运算放大器是一种具有很高放大倍数的多级
4、直接耦合放大电路。是发展最早、应用最广泛的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。一种模拟集成电路。特点:高增益、高可靠性、低成本、小尺寸特点:高增益、高可靠性、低成本、小尺寸特点:高增益、高可靠性、低成本、小尺寸特点:高增益、高可靠性、低成本、小尺寸Auo 高高:80dB140dBrid 高高:105 1011 ro 低低:几十几十 几百几百 KCMR高高:70dB130dB集成运放的符号:集成运放的符号:集成运放的符号:集成运放的符号:uo+Auou+u。+UCCUEE KCMR共模抑制比共模抑制比共模抑制比共模抑制比下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一
5、页上一页 集成运算放大器是一种高电压增益、高输入电阻和低输出电集成运算放大器是一种高电压增益、高输入电阻和低输出电阻的多级直接耦合放大电路,它的类型很多,电路也不一样,但阻的多级直接耦合放大电路,它的类型很多,电路也不一样,但结构具有共同之处,一般由四部分组成。结构具有共同之处,一般由四部分组成。输入级:输入级:输入电阻高,能减小零点输入电阻高,能减小零点漂移和抑制干扰信号,都采用带恒漂移和抑制干扰信号,都采用带恒流源的差放流源的差放。中间级:中间级:要求电压放大倍数高。常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采用带恒流源的共发射极放大电路构成。构成。输出级:输出级:与负载相接,
6、要求输出电与负载相接,要求输出电阻低,带负载能力强,一般由互补阻低,带负载能力强,一般由互补对称电路或射极输出器构成。对称电路或射极输出器构成。偏置电路偏置电路是为各级提供合适的工是为各级提供合适的工作电流。作电流。集成电路的几种外形集成电路的几种外形 电路的简单说明电路的简单说明下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页+UCCUEEu uo ouu+输入级输入级中间级中间级 输出级输出级同相同相输入端输入端输出端输出端反相反相输入端输入端下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页左图所示为左图所示为A741A741集成运算放大器的芯片实物外形图集成运算放大器
7、的芯片实物外形图 从实物外形图上可看出,从实物外形图上可看出,A741A741集成运放有集成运放有8 8个管脚,管脚的排列图、电路图符号如下:个管脚,管脚的排列图、电路图符号如下:1A741A7412876543空脚空脚正电源端正电源端输出端输出端调零端调零端调零端调零端 反相输入端反相输入端同相输入端同相输入端负电源端负电源端集成运放的电路图符号集成运放的电路图符号 U0U+U-同相输入同相输入反相输入反相输入+12V输出输出6513724-12V调零电位器调零电位器外部接线图外部接线图下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 主要参数主要参数1.最大输出电压最大输出电压
8、UOPP 能使输出和输入保持不失真关系的最大输出电压。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。运放没有接反馈电路时的差模电压放大倍数。Auo愈愈高,所构成的运算电路越稳定,运算精度也越高。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。运放的共模抑制性能下降,甚至造成器件损坏。愈小愈好愈小愈好愈小愈好愈小愈好3.输入失调电压输入失调电
9、压 UIO4.输入失调电流输入失调电流 IIO5.输入偏置电流输入偏置电流 IIB下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 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.电压传输特性电压传输特性 uo=f(ui)线性区:线性区:uo=Auo(u+u)非线性区:非线性区:u+u 时,时,uo=+Uo(sat)u+u 时,时,uo=+Uo(sat)u+0 ui=Ui u u 时,时,时,时,u uo o=+=+U Uo o (sat)(sat)u u+uuu 时,时,时,时,u uo o=+=+U
10、Uo o (sat)(sat)u u+uu 时,时,时,时,u uo o=U Uo o (sat)(sat)即即即即 u ui iUUUR R 时,时,时,时,u uo o=U Uo o (sat)(sat)可见,在可见,在 ui=UR 处输出电压处输出电压 uo 发生跃变。发生跃变。参考电压参考电压动画动画下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页uitOUROuot+Uo(sat)Uo(sat)t1t2单限电压比较器:单限电压比较器:单限电压比较器:单限电压比较器:当当 ui 单方向变化时,单方向变化时,uo 只变化一次。只变化一次。URuouiR2+R1+电压传输特性电压
11、传输特性 U Uo o(sat)(sat)+U Uo o(sat)(sat)uiuoOUR下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页ui 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输入信号接在同相端输入信号接在同相端电压传输特性电压传输特性 U Uo o(sat)(sat)+U Uo o(sat)(sat)uiuoOUR下一页下
12、一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页URuouiR2+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输入信号接在同相端输入信号接在同相端uitOUROuot+Uo(sat)Uo(sat)t1t2下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页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
13、降忽略稳压管的正向导通压降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则则 u ui i U UR R,u uo o=U UZ ZUZ UZuoRDZURuouiR2+R1+电压传输特性电压传输特性 Uo(sat)+Uo(sat)uiuoOURu ui iUUUR R 时,时,时,时,u uo o =U Uo o (sat)(sat)下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页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将正弦波变为方波将正弦波变为方波URuouiR2+R1
14、+电压传输特性电压传输特性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下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页2.2.滞回比较器滞回比较器滞回比较器滞回比较器上门限电压上门限电压上门限电压上门限电压下门限电压下门限电压下门限电压下门限电压 电路中引入正反馈电路中引入正反馈电路中引入正反馈电路中引入正反馈(1)(1)提高了比较器的响应速度;提高了比较器的响应速度;提高了比较器的响应速度;提高了比较器的响应速度;(2)(2)输出电
15、压的跃变不是发生输出电压的跃变不是发生输出电压的跃变不是发生输出电压的跃变不是发生 在同一门限电压上。在同一门限电压上。在同一门限电压上。在同一门限电压上。RF当当 uo=+Uo(sat),则则 当当 uo=Uo(sat),则则门限电压受输门限电压受输出电压的控制出电压的控制R2uoui+R1+下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页上门限电压上门限电压上门限电压上门限电压 UU+:u ui i 逐渐增加时的门限电压逐渐增加时的门限电压逐渐增加时的门限电压逐渐增加时的门限电压下门限电压下门限电压下门限电压下门限电压UU+:u ui i 逐渐减小时的门限电压逐渐减小时的门限电压
16、逐渐减小时的门限电压逐渐减小时的门限电压uiuoO Uo(sat)+Uo(sat)电压传输特性电压传输特性uitOuoOt+Uo(sat)Uo(sat)两次跳变之间具有迟两次跳变之间具有迟滞特性滞特性滞回比较器滞回比较器RFR2uoui+R1+下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页根据叠加原理,有根据叠加原理,有根据叠加原理,有根据叠加原理,有改变参考电压改变参考电压改变参考电压改变参考电压U UR R,可使传输特性沿横轴移动,可使传输特性沿横轴移动,可使传输特性沿横轴移动,可使传输特性沿横轴移动。可见:可见:传输特性不再对称于纵轴,传输特性不再对称于纵轴,+URRFR2u
17、oui+R1+u ui iu uo oO O U Uo o(sat)(sat)+U Uo o(sat)(sat)电压传输特性电压传输特性电压传输特性电压传输特性当参考电压当参考电压当参考电压当参考电压U UR R不等于零时不等于零时不等于零时不等于零时下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页定义:定义:定义:定义:回差电压回差电压回差电压回差电压 与过零比较器相比具有以下优点:与过零比较器相比具有以下优点:与过零比较器相比具有以下优点:与过零比较器相比具有以下优点:1.1.改善了输出波形在跃变时的陡度。改善了输出波形在跃变时的陡度。改善了输出波形在跃变时的陡度。改善了输出波形
18、在跃变时的陡度。2.2.回差提高了电路的抗干扰能力,回差提高了电路的抗干扰能力,回差提高了电路的抗干扰能力,回差提高了电路的抗干扰能力,U U越大,抗干扰越大,抗干扰越大,抗干扰越大,抗干扰 能力越强。能力越强。能力越强。能力越强。结论:结论:结论:结论:1.1.调节调节调节调节R RF F 或或或或R R2 2 可以改变回差电压的大小。可以改变回差电压的大小。可以改变回差电压的大小。可以改变回差电压的大小。2.2.改变改变改变改变U UR R可以改变上、下门限电压,可以改变上、下门限电压,可以改变上、下门限电压,可以改变上、下门限电压,但不影回差但不影回差但不影回差但不影回差 电压电压电压电
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