2集成运放及其基本应用.pptx

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1、1.1.日常生活中的放大现象：放大镜放大镜杠杆杠杆一、放大的概念一、放大的概念变压器变压器2.1 放大的概念和放大电路主要性能指标第1页/共40页u放大的对象：变化量u放大的本质：能量的控制u放大的特征：功率放大u放大的基本要求：不失真放大的前提判断电路能否放大的基本出发点VCC至少一路直流电源供电2.放大的内涵第2页/共40页二、性能指标1.放大倍数：输出量与输入量之比电压放大倍数是最常被研究和测试的参数信号源信号源内阻输入电压输入电流输出电压输出电流第3页/共40页2.输入电阻和输出电阻 将输出等效成有内阻的电压源，内阻就是输出电阻。空载时输出电压有效值带RL时的输出电压有效值输入电压与输

2、入电流有效值之比。从输入端看进去的等效电阻第4页/共40页3.通频带4.最大不失真输出电压Uom：交流有效值。下限频率上限频率5.最大输出功率Pom和效率：功率放大电路的参数第5页/共40页2.2 2.2 集成运算放大电路集成运算放大电路一、差分放大电路的概念一、差分放大电路的概念二、集成运放的符号及电压传输特性二、集成运放的符号及电压传输特性三、理想运放及其动态等效电路三、理想运放及其动态等效电路第6页/共40页一、差分放大电路的概念一、差分放大电路的概念1.需求热电阻测温电桥环境温度变化阻值变化 某一标准温度下 uI1uIVCC/2 uIuI1uI0。需要一种放大电路，对uI1和uI共同的

3、部分不放大，仅对它们的差值放大。温度变化（即偏离标准温度）时，产生uI，这是放大的对象。差分放大电路第7页/共40页2.2.共模信号和差模信号共模信号和差模信号共模信号：大小相等、极性相同的一对信号。差模信号：大小相等、极性相反的一对信号。对差分放大电路的要求：放大差模信号、抑制共模信号3.3.典型差分放大电路方框图典型差分放大电路方框图 典型差分电路为双端输入、双端输出接法。第8页/共40页（1 1）加差模信号时）加差模信号时 输入回路和输出回路对称，故回路的中点电位不变，即动态电位为0，即为“地”。RL（2 2）加共模信号时）加共模信号时温度变化所引起晶体管参数的变化可等效为共模信号输入。

4、uI/2第9页/共40页4.4.差分放大电路的放大倍数差分放大电路的放大倍数差模放大倍数共模放大倍数共模抑制比越大越好绝对值越小越好绝对值越大越好 为综合考察差分放大电路放大差模信号和抑制共模信号的能力，引入参数共模抑制比。第10页/共40页5.5.差分放大电路的四种接法差分放大电路的四种接法双入双出、双入单出、单入双出和单入单出。双端输入、单端输出电路：集成运放等效为高性能双入单出差分放大电路。第11页/共40页二、集成运放的符号及电压传输特性二、集成运放的符号及电压传输特性1.符号极性相同极性相同第12页/共40页二、电压传输特性二、电压传输特性线性区开环差模增益高达几十万倍非线性区输出不

5、是高电平+UOM就是低电平-UOM 若UOM=14V，Aod=105，则为保证集成运放工作在线性区输入信号的范围为多少？UOM的值决定于什么？第13页/共40页三、理想运放及其动态等效电路三、理想运放及其动态等效电路理想运放的参数特点：差模输入电阻rid为输出电阻ro为0开环差模增益Aod为共模抑制比KCMR为频带无限宽、温度对参数无影响。第14页/共40页2.3 2.3 理想运放组成的基本运算电路理想运放组成的基本运算电路一、一、概述概述二、比例运算电路二、比例运算电路三、加减运算电路三、加减运算电路四、积分运算电路和微分运算电路四、积分运算电路和微分运算电路第15页/共40页一、概述一、概

6、述理想运放的线性工作区域的特点：有限值无穷大无穷小为保证理想运放工作在线为保证理想运放工作在线性区，必须引入负反馈。性区，必须引入负反馈。无源网络反馈：将放大电路的输出量通过一定的方式引回到输入回路来影响输入量，称为反馈。正、负反馈：若反馈的结果使输出量的变化增大，则称为正反馈；若反馈的结果使输出量的变化减小，则称为负反馈。uO uN uO（1 1）电路结构）电路结构第16页/共40页（2 2）工作在线性区的特点）工作在线性区的特点uO为有限值，Aod，则净输入电压uPuN0，即因输入电阻无穷大，则两输入端输入电流均为零，即uPuN虚短路iPiN0虚断路 “虚短”和“虚断”是分析工作在线性区的

7、集成运放的应用电路的两个基本出发点。第17页/共40页二、比例运算电路二、比例运算电路1)电路的输入电阻为多少？电路的输入电阻为多少？2)R？为什么？为什么？+_iN=iP=0，uN=uP=0虚地在节点N：1.反相输入R=RRf保证输入级的对称性Au第18页/共40页运算关系的分析方法：节点电流法2.2.同相输入同相输入Au第19页/共40页同相输入比例运算电路的特例同相输入比例运算电路的特例：电压跟随器第20页/共40页三、加减运算电路三、加减运算电路1.反相求和第21页/共40页2.2.同相求和同相求和 设 R1 R2 R3 R4 R Rf与反相求和运算电路的结果差一负号第22页/共40页

8、3.3.加减运算加减运算设 R1 R2 Rf R3 R4 R5若R1 R2 Rf R3 R4 R5，uO?实现了差分放大电路第23页/共40页四、积分运算电路和微分运算电路四、积分运算电路和微分运算电路1.积分运算电路第24页/共40页移相利用积分运算的基本关系实现不同的功能利用积分运算的基本关系实现不同的功能1)输入为阶跃信号时的输出电压波形？2)输入为方波时的输出电压波形？3)输入为正弦波时的输出电压波形？线性积分，延时波形变换第25页/共40页2.2.微分运算电路微分运算电路虚地第26页/共40页讨论讨论：电路如图所示第27页/共40页2.4 2.4 理想运放组成的电压比较器理想运放组成

9、的电压比较器一、概述一、概述二、单限比较器二、单限比较器三、滞回比较器三、滞回比较器第28页/共40页一、概述一、概述1.电压比较器的功能比较电压的大小。比较电压的大小。使输出产生跃变的输入电压称为阈值电压。使输出产生跃变的输入电压称为阈值电压。2.电压比较器的描述方法 电压传输特性电压传输特性 uOf(uI)电压传输特性的三要素：（1）输出高电平UOH和输出低电平UOL（2）阈值电压UT（3）输入电压过阈值电压时输出电压跃变的方向第29页/共40页3.3.几种常用的电压比较器几种常用的电压比较器（1）单限比较器：只有一个阈值电压（3）窗口比较器：有两个阈值电压，输入电压单调变化时输出电压跃变

10、两次。（2）滞回比较器：具有滞回特性 输入电压的变化方向不同，阈值电压也不同，但输入电压单调变化使输出电压只跃变一次。回差电压：第30页/共40页4 4、集成运放的非线性工作区、集成运放的非线性工作区电路特征：集成运放处于开环或仅引入正反馈理想运放工作在非线性区的特点：1)净输入电流为02)uP uN时，uOUOM uP 0 时 uO UOM;uI 0 时 uO UOM 1.过零比较器2.2.一般单限比较器一般单限比较器第32页/共40页（1）若要UT 0，则应如何修改电路？（2）若要改变曲线跃变方向，则应如何修改电路？（3）若要改变UOL、UOH呢？第33页/共40页（1 1）写出 uP、u

11、N的表达式，令uP uN，求解出的 uI即为UT；（2 2）根据输出电压幅值或输出端限幅电路决定输出高、低电平；电压比较器的分析方法电压比较器的分析方法（3 3）根据输入电压作用于同相输入端还是反相输入端决定输出电压跃变方向。第34页/共40页三、滞回比较器三、滞回比较器1.阈值电压第35页/共40页2.2.工作原理及电压传输特性工作原理及电压传输特性 设uIUT，则 uN uP，uO+UOM。此时uP+UT，增大 uI，直至+UT，再增大，uO才从+UOM跃变为 UOM。设 uI+UT，则 uN uP，uOUOM。此时uP UT，减小 uI，直至UT，再减小，uO才从UOM跃变为+UOM。第

12、36页/共40页1.若要电压传输特性曲线左右移动，则应如何修改电路？讨论一讨论一：如何改变滞回比较器的电压传输特性如何改变滞回比较器的电压传输特性2.若要电压传输特性曲线上下移动，则应如何修改电路？3.若要改变输入电压过 阈值电压时输出电压的 跃变方向，则应如何修 改电路？向左右移多少？改变输出限幅电路第37页/共40页讨论二讨论二：从电压传输特性识别电路，画波形从电压传输特性识别电路，画波形 已知各电压比较器的电压传输特性如图所示，说出它们各为哪种电压比较器；输入电压如图所示，画出各电路输出电压的波形。同相输入单限比较器反相输入滞回比较器窗口比较器第38页/共40页本章要求本章要求 掌握放大概念和性能指标；掌握放大概念和性能指标；掌握差模信号和共模信号定义；掌握差模信号和共模信号定义；掌握理想集成运放的特点：掌握理想集成运放的特点：“虚短虚短”、“虚断虚断”的概念，并会分析运算电路。的概念，并会分析运算电路。掌握比例、加减、积分电路的分析方掌握比例、加减、积分电路的分析方法和输出函数。法和输出函数。作业：4 4、9 9、1212、1313、1616、1717第39页/共40页感谢您的观看。第40页/共40页