应用电工学第10章集成运算放大器

1、第第1010章章 目录目录第第1010章章1010 1 1集成电路：集成电路：采用微电子技术将二极管、晶体管、采用微电子技术将二极管、晶体管、场效应晶体管、电阻、电容等元件和导线组成场效应晶体管、电阻、电容等元件和导线组成的电路集合在一小块半导体晶片上，封装上外的电路集合在一小块半导体晶片上，封装上外壳，向外引出管脚，构成一个完整的、具有一壳，向外引出管脚，构成一个完整的、具有一定功能的电路。定功能的电路。小规模集成电路（小规模集成电路（SSI）：每块晶片上不超过）：每块晶片上不超过100个元个元 器件器件 。中规模集成电路（中规模集成电路（MSI）：每块晶片上元器件个数在）：每块晶片上元器件

2、个数在 1001000个左右。个左右。大规模集成电路（大规模集成电路（LSI）：每块晶片上元器件个数在）：每块晶片上元器件个数在 100010000个左右。个左右。超大规模集成电路（超大规模集成电路（VLSI）：每块晶片上元、器件个数）：每块晶片上元、器件个数 在在10000个以上。个以上。集成电路分为集成电路分为模拟集成电路模拟集成电路和和数字集成电路数字集成电路集成电路的特点集成电路的特点1. 元器件参数的一致性和对称性好；元器件参数的一致性和对称性好；2. 二极管大多用三极管的发射结代替；二极管大多用三极管的发射结代替；3. 电阻的阻值受到限制，大电阻常用三极管恒流源代替，电阻的阻值受到

3、限制，大电阻常用三极管恒流源代替， 电位器均需外接；电位器均需外接；4. 电容的容量受到限制，电感不能集成，故大电容、电感电容的容量受到限制，电感不能集成，故大电容、电感 和变压器均需外接。和变压器均需外接。集成运放是具有很高开环电压放大倍数的直接耦合放集成运放是具有很高开环电压放大倍数的直接耦合放大器。大器。第第1010章章1010 1 1输入级输入级 差动放大器差动放大器输出级输出级 射极输出器或互补对称功率放大器射极输出器或互补对称功率放大器中间级中间级 电压放大器电压放大器偏置电路偏置电路 由镜像恒流源等电路组成由镜像恒流源等电路组成第第1010章章1010 1 1输入级输入级偏置电路

4、偏置电路中间级中间级输出级输出级输出输出+VCCuo反相反相输入输入-VEE同相同相输入输入T12T1T2T3T4T5T6T7T8T9T10T11T13T14T16T18T17T20T15T19R1R2R3R4R5R7R8R9R10R11R12C第第1010章章1010 1 1uduou+u集成运算放大器的符号集成运算放大器的符号输出端输出端反相反相输入端输入端同相同相输入端输入端信号传信号传输方向输方向理想理想运放开环运放开环电压放大倍数电压放大倍数AO实际实际运放开环运放开环电压放大倍数电压放大倍数第第1010章章1010 1 1 （UOM- UOMUim-Uim uo= f ( ud )

5、 , 其中其中 ud = u+- u uduoo线性区线性区uo = Ao ud 正饱和区正饱和区 uduo+Ao负饱和区负饱和区 u+u 第第1010章章1010 1 1正反馈正反馈xd = xi + xf负反馈负反馈xd = xi xfAo = xo / xdF= xf / xo放大电路放大电路反馈电路反馈电路xoxixdxf xi 总输入信号总输入信号xd 净输入信号净输入信号xf 反馈信号反馈信号开环放大倍数开环放大倍数反馈系数反馈系数xo 输出信号输出信号第第1010章章1010 2 21.串联反馈串联反馈2.并联反馈并联反馈反馈信号与输入信号以并联的形式作用于净输入端。反馈信号与输

6、入信号以并联的形式作用于净输入端。并并均以电流的形式出现。均以电流的形式出现。反馈信号与输入信号以串联的形式作用于净输入端。反馈信号与输入信号以串联的形式作用于净输入端。并并均以电压的形式出现。均以电压的形式出现。ud = ui - uf uiid = ii - if 1时称为深度负反馈时称为深度负反馈1. 提高放大倍数的稳定性提高放大倍数的稳定性 = 11+ Ao FdAfAfdAoAo2. 加宽了通频带加宽了通频带无负反馈无负反馈0.707AoAfffLfH有负反馈有负反馈AoAfAo0.707AffLffHfOBfBo第第1010章章1010 3 33. 改善非线性失真改善非线性失真4.

7、 改变输入电阻和输出电阻改变输入电阻和输出电阻串联串联负反馈负反馈增加增加输入电阻输入电阻 rif ri并联并联负反馈负反馈减小减小输入电阻输入电阻 rif ro电压电压负反馈负反馈减小减小输出电阻输出电阻 rof u时，时， uo= + UOM +UCCu+ UR时时， uo = UOMui UR时时， uo = +UOMR1R2uouiUR 1. 反相输入反相输入UOM- UOMuiuo0UR电压传输特性电压传输特性第第1010章章1010 6 6uoUOM- UOMuioR1R2uoui 当当UR=0，称，称电压传输特性电压传输特性ui 0时时， uo = UOMui 0时时， uo =

8、 +UOM第第1010章章1010 6 6ui UR时时， uo = +UOMui UR时时， uo = UOMUOM- UOMuiuooUR2. 同相输入同相输入R1R2uouiUR 电压传输特性电压传输特性第第1010章章1010 6 6UR=0R1R2uoui ui 0时时， uo = +UOMui 0时时， uo = UOMuo- UOMuiUOMo电压传输特性电压传输特性2. 同相输入同相输入第第1010章章1010 6 6例题例题：试根据试根据ui的波形画出的波形画出uo的波形。的波形。tuiotuooUOM- UOMR1R2uoui UOM- UOMuiouo第第1010章章1010 6 6本章要求本章要求1.了解负反馈的基本概念及对放大器性能的影响了解负反馈的基本概念及对放大器性能的影响2.掌握由集成运算放大器组成的同相和反相比例