集成运算放大器的基础知识图解

1、知识分布网络知识分布网络集成运算集成运算放大器放大器 理想集成运放的参数理想集成运放的参数理想集成运放工作特性理想集成运放工作特性基本组成基本组成理想运放理想运放 如图6-2所示。：一般采用差分放大电路以抑制零点漂移。一般采用共发射极放大电路，提供足够高的电压放大倍数。一般采用互补射极输出器组成的对称电路，以改善带负载能力。：为各级电路提供静态工作点a) 园壳式b) 双列直插式c) 扁平式图6-3 集成电路的外形121341213412134集成运放从外型上看有双列直插式、园壳式、扁平式。图6-3 是部分集成电路的外形图(管脚的排列为从标志起逆时针数1，2，3，4。)a) 园壳式b) 双列直插

2、式c) 扁平式图6-3 集成电路的外形121341213412134集成运放由输入级、中间级、输出级和偏置电路组成。集成运放由输入级、中间级、输出级和偏置电路组成。集成运算放大器的图形符号为图6-4示。图中“”表示同相输入端，输出信号与同相输入端输入信号相位相同；“”表示反相输入端，输出信号与反相输入端输入信号相位相反。表示信号输出端。箭头的指向为放大器的传输方向；表示放大器的放大倍数。 （6-1）图6-4 运算放大器的图形符号)(0uuAuod 理想集成运放理想集成运放 开环差模电压放大倍数 差模输入电阻 输出电阻 = 0共模抑制比 理想集成放大器的图形符号为图6-5所示，其中代表理想放大器

3、的放大器的放大倍数为无穷大。图6-5 理想集成放大器的图形符号odAidRodRCMRK理想集成运放理想集成运放 图6-6 集成运放的电压传输特性实际集成运放理想集成运放理想集成运放理想集成运放 图6-6为实际集成运放和理想集成运放的电压传输特性。传输特性分为线性区和非线性区。1）线性区）线性区当集成运放输入信号很微小时，集成运放输出信号随输入信号变化线性变化，其比值为集成运放的电压放大倍数。集成运放工作在线性状态。一般电路引入强度负反馈时才可保证集成运放工作在线性区。集成运放工作在线性区时有两个重要特征：(1)虚短虚短：输入信号很微小，近似为0，两输入端电位近似相同， ,近似为短路，称为“虚

4、短” (2) 虚断虚断： 集成运放工作在线性区时，由于输入阻抗很高近似为，输入电流,两输入端相当于断开，称为“虚断”。“虚短”与虚断”是分析运算放大器的线性应用的重要依据。 2）非线性区）非线性区集成运放开环状态时工作在非线性区，输出电压为最大饱和值：+ 或 - ，不随输入电压变化。 mU0mU06.2集成运算放大器的应用集成运算放大器的应用知识分布网络知识分布网络6.2.1集成运算放大器的线性应用集成运算放大器的线性应用反相输入放大电路如图6-7所示。输入信号 经电阻R1送到反相输入端，同相输入端经RP接地。为反馈电阻，构成电压并联负反馈组态。图中电阻RP 称为直流平衡电阻，以消除静态时集成

5、运放内输入级基极电流对输出电压产生影响，进行直流平衡。6.2.1集成运算放大器的线性应用集成运算放大器的线性应用 如图6-8所示。输入信号经电阻送到同相输入端。由“虚短”、“虚断”性质可知： （6-5）输出电压与输入电压同相，且成比例，故称为同相比例运算。当 或 , （6-6）称为电压跟随器，电路如图6-9所示。 11RuiifioRuuififii fioiiRuuRuifouRRu)1 (10fR1Riuu 0图6-9 电压跟随器6.2.1集成运算放大器的线性应用集成运算放大器的线性应用集成运放其它几种运算应用如表6-2所示，用“虚短”“虚断”概念，同样可分析出结论.6.2.1集成运算放大

6、器的线性应用集成运算放大器的线性应用6.2.2集成运算放大器的非线性应用集成运算放大器的非线性应用可做电压比较器使用。图6-14(a) 为电压比较器电路及电压传输特性,当当通过输出电压的正负可显示两输入端电位的关系，实现电压比较,如图6-14（b）。当 时,称为过零比较器。其传输特性如图6-14（c）。omRiUuUu0时，omRiUuUu0时，0RU图6-14 运算放大器的非线性应用(a)(b)(c)例例:例6-3 两级运放电路如图6-15所示，第一级运放的输入信号V，第二级运放的同相输入端加入参考电压=1 V。集成运放的饱和输出电压V，双向稳压管的=6 V。试对应画出输出电压的波形。图 6

7、-15 例6-3用图l1.认识电路认识电路l2.电路安装电路安装 l3.电路调试电路调试1.认识电路认识电路LM119(319)及KA319简介.LM119(319)的管脚图如图6-18 ，LM119为军用，LM319为民用。KA319的管脚图如图6-19A1及外围元件构成过压检测器，A2及外围元件构成欠压检测器，VZ提供参考电压即阀门电压，R3为VZ的限流电阻。VZ为2.5V的稳压管。其电路如图6-20所示。当蓄电池的电压大于13V或小于10V时，发光二极管LED1或LED2分别发光警告。图6-20 蓄电池欠压、过压报警器1)基准单元基准单元： 由R3及VZ组成。稳压管选用稳压值为2.5V的

8、稳压管，取工作电流为=1mA。则R3= 。取R3=10K2)超压警报单元超压警报单元A1为单值比较器，基准电平为=2.5V,当电池的电压低于13V时，应有2.5V，比较器A1输出高电平，LED1截止，不亮；当电池的电压高于13V时，此时2.5V，比较器A1输出低电平，LED1亮。所以R11、R12应由下列分压公式估算：取R11=10.0K（ 系列）,则R12=42K, 取R12=42.2 K；LED1选为BT111-X（红）发光二极管，其最大电流为= 20mA,正向电压为 =1.9V，取工作电流为 =12mA,则R14= ,取R14=10K。VZ为2.5V的稳压管。KmAVIUzVFCC95.

9、 01)5 . 212(1VUVRRRT5 . 213121111196EFMIFMU1FIKmAVIUVFFCC5 . 912)9 . 113(113)欠压警报单元欠压警报单元：A2为欠压检查电路，基准电平也为 =2.5V,当电池电压低于10V时， 2.5V时比较器A2输出低电平，LED2发光。当 2.5V时比较器A2输出高电平，LED2截止。LED2选为BT111-X（绿）发光二极管，其最大电流为 =20mA,正向电压为 =2.3V，取工作电流为 =12mA,则R24= 取R24=680。R21、R22由下式估算：取R21=10.0K,则R22=30.0 K。1TU21RU21RUFMIFMU2FIKmAVIUVFFCC624. 012)3 . 213(22VUVRRRT5 . 21022212112. 电路安装电路安装l按电路图按电路图6-20合理设计元件位置进行合理设计元件位置进行安装。安装。l1、接线正确、接线正确l2、