第1单元运算放大器及其应用

1、 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。Auo 高高: 80dB140dBrid 高高: 105 1011 ro 低低: 几十几十 几百几百 KCMR高高: 70dB130dBuo+Auou+u。 。+UCCUEE - -+ +UCCUEEuu+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 输入级：输入级：输入电阻高，能减小零点漂移和抑制干扰输入电阻高，能减小零点漂移和抑制干扰信号，都

2、采用带恒流源的差放信号，都采用带恒流源的差放 。 中间级：中间级：要求电压放大倍数高。常采用带恒流源的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构成。共发射极放大电路构成。 输出级：输出级：与负载相接，要求输出电阻低，带负载能与负载相接，要求输出电阻低，带负载能力强，一般由互补对称电路或射极输出器构成。力强，一般由互补对称电路或射极输出器构成。1. 最大输出电压最大输出电压 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.开环差模放大倍数开环差模放大倍数Aod 运放在开环时的差模电压放大倍数（用增益分贝数运放在开环时的差模电压放大

3、倍数（用增益分贝数dB表示）表示） 。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。3. 输入失调电压输入失调电压 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 IB7. 共模抑制比共模抑制比CMRR 运放的差模放大倍数与共模放大倍数之比（用增益运放的差模放大倍数与共模放大倍数之比（用增益分贝数分贝数dB表示）。表示）。8. 输入电阻输入电阻ri 运放开环时，输入差模信号引起的电压变化与电流

4、运放开环时，输入差模信号引起的电压变化与电流变化之比值。变化之比值。9. 最大输入差模电压最大输入差模电压Uidmax10. 最大输入共模电压最大输入共模电压Uicmax11. 单位增益带宽单位增益带宽fc 即增益为即增益为1倍时的带宽。倍时的带宽。12. 转换速率转换速率SR 运放在大信号输入条件下，输出信号从负峰值所能运放在大信号输入条件下，输出信号从负峰值所能达到的最大变化率。达到的最大变化率。13. 静态功率静态功率PE及静态电流及静态电流IE 运放静态时的电源功耗及电源电流。运放静态时的电源功耗及电源电流。1. 理想运算放大器理想运算放大器Auo ， rid ，ro 0 ， KCMR

5、 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 UR，uo=+ Uo (sat)ui UR，uo= Uo (sat)URuouiR2+ R1+uiuoURR2+ R1+ uiuoOUR电压传输特性电压传输特性uiuoOURURuouiR2+ R1+uiuoURR2+ R1+Ot +Uo(sat) Uo(sat)uouitOUROuot +Uo (sat) Uo (sat)t1t2UZ UZuoRDZ

6、URuouiR2+ R1+电压传输特性电压传输特性 Uo(sat) +Uo(sat)uiuoOURURuouiR2+ R1+tuituo+Uo(sat)Uo(sat)RF UU当当 uo = + Uo(sat)， 则则 当当 uo = Uo(sat)， 则则iuu 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+ )(o(sat)F 2 2URRRUu )(o(sat)F 2 2 URRRUu oF 2 2uRRRu uiuoO Uo(sat)+Uo(sat) U电压传输特性电压传输特性 UuitOuoOt+Uo(sat)Uo(sat) U U两次跳变之间具有迟两次跳变之

7、间具有迟滞特性滞特性滞回比较器滞回比较器RFR2uoui+ R1+)(o(sat)F 2 2RF 2FRURRRURRRu 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， UU +URRFR2uoui+ R1+ U Uo(sat)F 2 2 2URRRUUU V2V6201010 U V 2V6201010 U V33. 1V62010105201020V33. 5V62010105201020 UU火灾报警电路。火灾报警电路。ui1和和ui2分别来自两个温度传分别来自两个温度传感器。一个安装在塑料壳内，另一个安装在感器。一个安装在塑料壳内，另一个安装在金属板上。金属板上。差分运

8、差分运算电路算电路电压比电压比较器较器声光报声光报警电路警电路ui1ui2 放大部分采用运放放大部分采用运放组成的同相比例放大电组成的同相比例放大电路，闭环电压放大倍数路，闭环电压放大倍数为：为：11RRAFf RC串并联网络为串并联网络为选频正反馈网络，其选选频正反馈网络，其选通频率为：通频率为：RCf210 为了满足反馈的幅度条件为了满足反馈的幅度条件Af1，则同相比例放大电路的闭，则同相比例放大电路的闭环电压放大倍数必须满足环电压放大倍数必须满足Af3，也就是说必须满足也就是说必须满足Rf2R1。 RCtCCCCeuuutu 0RU RUTT1T2T = T1+ T2 = 2T1 = 2T2RCRRTf2141 uo1 UZ UZRCUURRTTZZ12212 tOuoZ12URRZ12URR (1) 改变比较器的输出改变比较器的输出 uo1、电阻、电阻R1 、R2 即可改即可改变三角波的幅值。变三角波的幅值。 (2) 改变积