模电课件-第六章集成运算放大器教案

1、第四章集成运算放大器教学目的1、 了解直接耦合放大电路的零漂问题。2、了解集成运放的特点。3、掌握差动放大电路的工作原理及性能特点。4、正确理解“虚短”和“虚断”的含义。5、掌握基本运算放大器的反相比例和同相比例运算。6、了解集成运算放大器的应用本章要点1、差动放大电路2、反相比例运算、同相比例运算、加法运算和减法运算教学内容1、直接耦合放大电路2、差动放大电路3、理想运算放大器4、加、减、乘、除、微分、积分基本运放电路5、集成运算放大器的应用差动放大电路基本差动放大电路UCCRc1Rc2Rb2Rb1U oRRS2S1V 2V 1Ui1Ui21.工作原理1) 静态分析静态时 Ui1=U i2

2、=0。由于电路左右对称，输入信号为零时，I C1=I C2 ，UC1=U C2，则输出电压UO=U C1-UC2=0当电源电压波动或温度变化时， 两管集电极电流和集电极电位同时发生变化。 输出电压仍然为零。可见，尽管各管的零漂存在，但输出电压为零，从而使得零漂得到抑制。2) 动态分析（1）差模输入。放大器的两个输入端分别输入大小相等极性相反的信号(即 U i1=- Ui2 )，这种输入方式称为差模输入。U idU i1 U i 22U i12U i 2U i11 U id ,U i 21 U id22U odU c1U c 22 U c1 2 U c 2U od2 UC1Au1Au 2差模电压

3、放大倍数Aud2U i1U id即差动式放大电路的差模电压放大倍数等于单管共射极电路的电压放大倍数。AudAu 1RcrbeRSAudRLrbeRSRLRc /( 1 RL )2由于两管对称， RL 的中点电位不变相当于交流的地电位，对于单管来讲负载是RL 的一半，即 R 。输入电阻Lr i=2( RS+r be)因此输入回路经两个管的发射极和两个RS，则输出电阻r o=2Rc因此输出端经过两个Rc。(2) 共模输入。在差动式放大电路的两个输入端，分别加入大小相等极性相同的信号( 即U i1=U i2)，这种输入方式称为共模输入。 共模输入信号用 Uic 表示。共模输入时 ( Uic=U i1

4、=Ui2)的输出电压与输入电压之比称为共模电压放大倍数，用 Ac 表示。在电路完全对称的情况下，输入信号相同， 输出端电压Uo=Uo1-Uo2=0,故 Ac=Uo/Ui=0, 即输出电压为零，共模电压放大倍数为零。这种情况称为理想电路。(3) 抑制零点漂移的原理。在差动式放大电路中，无论是电源电压波动或温度变化都会使两管的集电极电流和集电极电位发生相同的变化,相当于在两输入端加入共模信号。由于电路的完全对称性 ,使得共模输出电压为零，共模电压放大倍数Ac=0，从而抑制了零点漂移。这时电路只放大差模信号。3.共模抑制比在理想状态下， 即电路完全对称时，差动式放大电路对共模信号有完全的抑制作用。实

5、际电路中，差动式放大电路不可能做到绝对对称，这时U o 0， Ac 0，即共模输出电压AdKCMRRAc不等于零。共模电压放大倍数不等于零，Ac=U o/Ui 。为了衡量差动式电路对共模信号的抑制能力 ,引入共模抑制比，用K CMRR 表示。集成运算放大器简介集成运算放大器的组成输入级中间级输出级反相输入端Auouu+偏置电路同相输入端集成运放的电路符号如图所示。它有两个输入端，标号由此端输入时，输出信号与输入信号相位相同；号由此端输入时，输出信号与输入信号相位相反。集成运算放大器的理想模型集成运放的理想化参数：Ado= 、r id=、 r o=0 、K CM R=UOMu+uou+“+的”输

6、入端称为同相输入端，输入信标 “”的输入端称为反相输入端，输入信uo理想特性实际特性0u+ u UOM理想运放符号运放电压传输特性非线性区分析依据当 i >0，即 > 时， o OM当 i <0，即 < 时， o OM线性区分析依据（ 1）虚断。 i i 0。（ 2）虚短。 u u。集成运算电路1、反相输入比例运算电路i fRFIUU oU oR1 i1fRfuiRfuoUiUUiRp+IiR1R1UiU oU oU fR1RfUiR1AufU oRfU iR12、同相输入比例运算电路U fU oR1RfR1U iU oR1Rf R1U iRfR1或U o(1) U i

7、RfR1R1U oRfAuf1U iR1加法运算电路根据运放工作在线性区的两条分析依据可知：i fi 1i 2ui1， i 2ui 2， i fuoui 1R1i1ifRi 1R2RFFR1由此可得：ui 2R2i2RFRFu ou i1ui 2)(RpR1R2+若R1 R2RF ，则：+uo(u i1ui 2 )可见输出电压与两个输入电压之间是一种反相输入加法运算关系。这一运算关系可推广到有更多个信号输入的情RF况。平衡电阻 RpR1 / R2 / RF。R1ui 1ui 2R2+2、减法运算电路R3uouo由叠加定理：ui 1单独作用时为反相输入比例运算电路，其输出电压为：uoRFui 1R1ui 2单独作用时为同相输入比例运算，其输出电压为：uoRFR3ui 21R2R1R3ui 1 和 ui2共同作用时，输出电压为：u uouoRF ui11RFR3ui 2oR1R1 R2R3CiCCICuiR i RR