模拟电子技术-教学-作者-葛中海-5-集成运算放大器及其应用-课件下载

第五章

集成运算放大器及其应用12/1/20221教材配套课件第五章12/1/20221教材配套课件集成电路:将整个电路的各个元件做在同一个半导体基片上。集成电路的优点：工作稳定、使用方便、体积小、重量轻、功耗小。5.1集成运放大器12/1/20222教材配套课件集成电路:将整个电路的各个元件做在同一个半导体基片上。集双列直插

5.1.1认识集成运放12/1/20223教材配套课件双列直插5.1.1认识集成运放12/1/20223教材1．集成运放的理想特性在分析集成运放组成的电路时，为了使问题简化，通常把集成运放看成是一个理想器件。它具备以下理想特性：（1）开环差模电压放大倍数→∞（2）开环差模输入电阻→∞；（3）输出电阻→0。5.1.1集成运放的工作特点12/1/20224教材配套课件1．集成运放的理想特性它具备以下理想特性：5.1.1集成理想运放的条件虚短路放大倍数与负载无关。分析多个运放级联组合的线性电路时可以分别对每个运放进行。虚开路运放工作在线性区的特点2．理想集成运放工作在线性区的特点12/1/20225教材配套课件理想运放的条件虚短路放大倍数与负载无关。分析多个运放级联组合理想运放的符号12/1/20226教材配套课件理想运放的符号12/1/20226教材配套课件i1idif5.1.3集成运放的两种基本电路1.反相放大器voRF_++R1R2vi+-RL+-削弱净输入为负反馈反馈取自输出电压，为电压反馈反馈信号与输入信号在输入端以电流的形式做比较,为并联反馈电压并联负反馈12/1/20227教材配套课件i1idif5.1.3集成运放的两种基本电路1.反相放大器i1=i2vo_++R2R1RPvii1i2虚短路虚开路结构特点：负反馈引到反相输入端，信号从反相端输入。12/1/20228教材配套课件i1=i2vo_++R2R1RPvii1i2虚短路虚开削弱净输入为负反馈反馈取自输出电压，为电压反馈反馈信号与输入信号在输入端以电压的形式做比较,为串联反馈电压串联负反馈voRF_++R1R2vi+-RL+-i1ifud-+vf-+2.同相放大器12/1/20229教材配套课件削弱净输入为负反馈反馈取自输出电压，为电压反馈反馈信号与输入_++R2R1RPvivou-=u+=ui反馈方式：电压串联负反馈。输入电阻高虚短路虚开路结构特点：负反馈引到反相输入端，信号从同相端输入。12/1/202210教材配套课件_++R2R1RPvivou-=u+=ui反馈方式：_++uiuo此电路是电压并联负反馈，在电路中作用与分离元件的射极输出器相同，但是电压跟随性能好。电压跟随器结构特点：输出电压全部引到反相输入端，信号从同相端输入。电压跟随器是同相比例运算放大器的特例。12/1/202211教材配套课件_++uiuo此电路是电压并联负反馈，在电路中作用与分离1、加法运算电路R12_++R2R11ui2uoRPui15.1.4集成运放的两种典型电路12/1/202212教材配套课件1、加法运算电路R12_++R2R11ui2uoRPui1i12iFi11R12_++R2R11ui2uoRPui1调节反相求和电路的某一路信号的输入电阻，不影响输入电压和输出电压的比例关系，调节方便。12/1/202213教材配套课件i12iFi11R12_++R2R11ui2uoRPui1_++RFR1R2ui2uoR3ui1解出：2、减法运算电路12/1/202214教材配套课件_++RFR1R2ui2uoR3ui1解出：2、减法运算用叠加原理求解：_++R2R1R1ui2uoR2ui112/1/202215教材配套课件用叠加原理求解：_++R2R1R1ui2uoR2ui11电路中的运放处于非线性状态++Auouo运放电路中没有负反馈，运放处于非线性状态。5.2电压比较器12/1/202216教材配套课件电路中的运放处于非线性状态++Auouo运放电路中没有负uoui0+Uom-UomUR传输特性UR：参考电压ui：被比较信号

++uouiUR–特点：运放处于开环状态。当ui>UR时,uo=+Uom当ui<UR时,uo=-Uom

1、ui从同相端输入12/1/202217教材配套课件uoui0+Uom-UomUR传输特性UR：参考电压++uouiURuoui0+Uom-UomUR当ui<UR时,uo=+Uom当ui>UR时,uo=-Uom

2、ui从反相端输入12/1/202218教材配套课件++uouiURuoui0+Uom-UomUR当ui<Uuoui0+UOM-UOM++uoui3、过零比较器:(UR=0时)++uouiuoui0+UOM-UOM12/1/202219教材配套课件uoui0+UOM-UOM++uoui3、过零比较器:(U++uouitui例：利用电压比较器将正弦波变为方波。uot+Uom-Uom12/1/202220教材配套课件++uouitui例：利用电压比较器将正弦波变为方波。uot++uiuoui0+UZ-UZ电路改进：用稳压管稳定输出电压。++uiuoUZRR´uoUZ电压比较器的另一种形式

——将双向稳压管接在负反馈回路上12/1/202221教材配套课件++uiuoui0+UZ-UZ电路改进：用稳压管稳定输出电压分析1.因为有正反馈，所以输出饱和。2.当uo正饱和时(uo=+UOM)：U+3.当uo负饱和时(uo=–UOM)：－++uoRR2R1ui参考电压由输出电压决定特点：电路中使用正反馈，运放处于非线性状态。4.迟滞比较器12/1/202222教材配套课件分析1.因为有正反馈，所以输出饱和。2.当uo正饱和时(分别称UH和UL上下门限电压。称(UH-UL)为回差。当ui增加到UH时，输出由Uom跳变到-Uom；－++uoRR2R1ui当ui减小到UL时，输出由-Uom跳变到Uom。传输特性：uoui0Uom-UomUHUL小于回差的干扰不会引起跳转。跳转时，正反馈加速跳转。12/1/202223教材配套课件分别称UH和UL上下门限电压。称(UH-UL)为回差。当tuiUom-UomtuiUHUL例：迟滞比较器的输入为正弦波时，画出输出的波形。－++uoRR2R1ui12/1/202224教材配套课件tuiUom-UomtuiUHUL例：迟滞比较器的输入为正弦1.电路结构上下限:5.2.5矩形波发生器12/1/202225教材配套课件1.电路结构上下限:5.2.5矩形波发生器12/1/22.工作原理：(1)设uo

=

+UZ,

此时，uO给C充电,uc，则：u+=UT+0tuo+UZ-UZucUT+0t一旦uc>UT+

,就有u->u+,uo

立即由＋UZ变成－UZ。在uc<UT+时，u-

<u+,

设uC初始值uC(0+)=0uo保持+UZ不变+UZ12/1/202226教材配套课件2.工作原理：(1)设uo=+UZ,此时，此时，C向uO放电,再反向充电(2)当uo

=

-UZ时，u+=UT-uc达到UT-时，uo上跳。UT+uctUT-当uo

重新回到＋UZ

后，电路又进入另一个周期性的变化。-UZ12/1/202227教材配套课件此时，C向uO放电,再反向充电(2)当uo=-UZ第五章

集成运算放大器及其应用12/1/202228教材配套课件第五章12/1/20221教材配套课件集成电路:将整个电路的各个元件做在同一个半导体基片上。集成电路的优点：工作稳定、使用方便、体积小、重量轻、功耗小。5.1集成运放大器12/1/202229教材配套课件集成电路:将整个电路的各个元件做在同一个半导体基片上。集双列直插

5.1.1认识集成运放12/1/202230教材配套课件双列直插5.1.1认识集成运放12/1/20223教材1．集成运放的理想特性在分析集成运放组成的电路时，为了使问题简化，通常把集成运放看成是一个理想器件。它具备以下理想特性：（1）开环差模电压放大倍数→∞（2）开环差模输入电阻→∞；（3）输出电阻→0。5.1.1集成运放的工作特点12/1/202231教材配套课件1．集成运放的理想特性它具备以下理想特性：5.1.1集成理想运放的条件虚短路放大倍数与负载无关。分析多个运放级联组合的线性电路时可以分别对每个运放进行。虚开路运放工作在线性区的特点2．理想集成运放工作在线性区的特点12/1/202232教材配套课件理想运放的条件虚短路放大倍数与负载无关。分析多个运放级联组合理想运放的符号12/1/202233教材配套课件理想运放的符号12/1/20226教材配套课件i1idif5.1.3集成运放的两种基本电路1.反相放大器voRF_++R1R2vi+-RL+-削弱净输入为负反馈反馈取自输出电压，为电压反馈反馈信号与输入信号在输入端以电流的形式做比较,为并联反馈电压并联负反馈12/1/202234教材配套课件i1idif5.1.3集成运放的两种基本电路1.反相放大器i1=i2vo_++R2R1RPvii1i2虚短路虚开路结构特点：负反馈引到反相输入端，信号从反相端输入。12/1/202235教材配套课件i1=i2vo_++R2R1RPvii1i2虚短路虚开削弱净输入为负反馈反馈取自输出电压，为电压反馈反馈信号与输入信号在输入端以电压的形式做比较,为串联反馈电压串联负反馈voRF_++R1R2vi+-RL+-i1ifud-+vf-+2.同相放大器12/1/202236教材配套课件削弱净输入为负反馈反馈取自输出电压，为电压反馈反馈信号与输入_++R2R1RPvivou-=u+=ui反馈方式：电压串联负反馈。输入电阻高虚短路虚开路结构特点：负反馈引到反相输入端，信号从同相端输入。12/1/202237教材配套课件_++R2R1RPvivou-=u+=ui反馈方式：_++uiuo此电路是电压并联负反馈，在电路中作用与分离元件的射极输出器相同，但是电压跟随性能好。电压跟随器结构特点：输出电压全部引到反相输入端，信号从同相端输入。电压跟随器是同相比例运算放大器的特例。12/1/202238教材配套课件_++uiuo此电路是电压并联负反馈，在电路中作用与分离1、加法运算电路R12_++R2R11ui2uoRPui15.1.4集成运放的两种典型电路12/1/202239教材配套课件1、加法运算电路R12_++R2R11ui2uoRPui1i12iFi11R12_++R2R11ui2uoRPui1调节反相求和电路的某一路信号的输入电阻，不影响输入电压和输出电压的比例关系，调节方便。12/1/202240教材配套课件i12iFi11R12_++R2R11ui2uoRPui1_++RFR1R2ui2uoR3ui1解出：2、减法运算电路12/1/202241教材配套课件_++RFR1R2ui2uoR3ui1解出：2、减法运算用叠加原理求解：_++R2R1R1ui2uoR2ui112/1/202242教材配套课件用叠加原理求解：_++R2R1R1ui2uoR2ui11电路中的运放处于非线性状态++Auouo运放电路中没有负反馈，运放处于非线性状态。5.2电压比较器12/1/202243教材配套课件电路中的运放处于非线性状态++Auouo运放电路中没有负uoui0+Uom-UomUR传输特性UR：参考电压ui：被比较信号

++uouiUR–特点：运放处于开环状态。当ui>UR时,uo=+Uom当ui<UR时,uo=-Uom

1、ui从同相端输入12/1/202244教材配套课件uoui0+Uom-UomUR传输特性UR：参考电压++uouiURuoui0+Uom-UomUR当ui<UR时,uo=+Uom当ui>UR时,uo=-Uom

2、ui从反相端输入12/1/202245教材配套课件++uouiURuoui0+Uom-UomUR当ui<Uuoui0+UOM-UOM++uoui3、过零比较器:(UR=0时)++uouiuoui0+UOM-UOM12/1/202246教材配套课件uoui0+UOM-UOM++uoui3、过零比较器:(U++uouitui例：利用电压比较器将正弦波变为方波。uot+Uom-Uom12/1/202247教材配套课件++uouitui例：利用电压比较器将正弦波变为方波。uot++uiuoui0+UZ-UZ电路改进：用稳压管稳定输出电压。++uiuoUZRR´uoUZ电压比较器的另一种形式

——将双向稳压管接在负反馈回路上12/1/202248教材配套课件++uiuoui0+UZ-UZ电路改进：用稳压管稳定输出电压分析1.因为有正反馈，所以输出饱和。2.当uo正饱和时(uo=+UOM)：U+3.当uo负饱和时(uo=–UOM)：－++uoRR2R1ui参考电压由输出电压决定特点：电路中使用正反馈，运放处于非线性状态。4.迟滞比较器12/1/202249教材配套课件分析1.因为有正反馈，所以输出饱和。2.当uo正饱和时(分别称UH和UL上下门限电压。称(UH-UL)为回差。当ui增加到UH时，输出由Uom跳变到-Uom；－++uoRR2R1ui当ui减小到UL时，输出由-Uom跳变到Uom。传输特性：uoui0Uom-UomU