第四章集成运算放大器 (恢复)

4.1简介：多级放大电路极间耦合形式：直接耦合A1A2电路简单，能放大交、直流信号，“Q”互相影响，零点漂移严重阻容耦合A1A2各级“Q”独立，只放大交流信号信号频率低时耦合电容大光电耦合A1A2主要用于耦合开关信号,抗干扰能力强变压器耦合A1A2用于选频放大器、功率放大器等第4章集成运算放大器Au1第一级Au2第二级Au1末级uiuo1RLRSuousuo2ui2uinii输入级中间级输出级RiRo1.直接耦合零漂的影响2.零漂的衡量—将输出的漂移折合到输入端如：UO1=1VU02=2VA1=103，A2=104

则：UI1=1mV,UI2=0.2mV结论:

A1零漂严重U=0.02V0.42V8.42VA1=20A2=20A3=20第3章放大电路基础4.2差分放大电路(DifferentialAmplifier)4.2.1差分放大电路的工作原理特点：a.两个输入端,两个输出端b.元件参数对称c.ui1=ui2

时,uo=0能有效地克服零点漂移ICQ1ICQ2IEEIEQ1IEQ2UCQ1VEE=UBEQ+IEEREEIEE=(VEE

–UBEQ)/REEICQ1=ICQ2(VEE

–

UBEQ)/2REEUCQ1=VCC–

ICQ1RCUCQ2=VCC–

ICQ2RCUo=UCQ1–

UCQ2=0一、电路组成及静态分析直流通路UCQ2第3章放大电路基础V1VCCV2VEERCRCREEui1ui2uoV1+VCCV2VEERCRCREEuoVEE1.差模输入与差模特性差模输入ui1=–

ui2差模输入电压uid=ui1

–

ui2=2ui1

=–

ui2差模信号交流通路ic1ic2使得：ic1=–

ic2uo1=–

uo2差模输出电压uod

=uC1

–uC2=uo1–(–

uo2)=

2uo1差模电压放大倍数带RL时RLRid=2rbe差模输入电阻差模输出电阻Rod=2RC大小相同极性相反二、动态分析第3章放大电路基础ui1V1+VCCV2RCRCuodui2uo1uo2ui1V1+VCCV2VEERCRCREEuodui2uC1uC2例3.3.1

已知:=80,r’bb=200,

UBEQ=0.6V,试求:(1)静态工作点(2)差模电压放大倍数Aud差模输入电阻Rid，输出电阻Rod[解](1)ICQ1=ICQ2(VEE

–

UBEQ)/2REE=(12–0.6)/220=0.285(mA)UCQ1=UCQ2=VCC–ICQ1RC=12–0.28510=9.15(V)(2)=10//10=5(k)Rid=2rbe=27.59=15.2(k)Rod=2RC=20(k)第3章放大电路基础ui1V1+12VV212VRCRCREEuodui210k10k20k20k2.共模输入与共模抑制比共模输入ui1=ui2共模输出电压uic=ui1=ui2使得:ie1=ie2IEQ1+ie1IEQ2+ie2ue

=2ie1REE2REE2REE共模输入电压uoc=uC1

–uC2=0共模抑制比用对数表示：大小相同极性相同共模信号交流通路第3章放大电路基础ui1V1+VCCV2VEERCRCREEuodui2uC1uC2V1V2RCRCuodui2uC1uC2(2)若Aud=–50、Auc=–0.05求输出电压uo，及KCMR1.01V0.99V[解]可将任意输入信号分解为共模信号和差模信号之和(1)ui1=1.01=1.00+0.01(V)ui2=0.99=1.00–0.01(V)uid=u

i1

–u

i2=1.01–0.99=0.02(V)uiC=(ui1+ui2)/2

=1(V)(2)uod=Auduid=–500.02=–

1(V)uoc=Aucuic=–0.051=–0.05(V)uo=Auduid+Aucuic=–1.05(V)=60(dB)(1)求差模输入电压uid

、共模输入电压uic例2第3章放大电路基础ui1V1+VCCV2VEERCRCREEuodui2uC1uC22.深度负反馈电路性能的估算：(1)电压串联负反馈8uiC1R1uoR2Rfuiduf虚短RifRifRof[例1]第4章负反馈放大电路与基本运算电路的应用[例2]RifRifR0f[例3]第4章负反馈放大电路与基本运算电路的应用(2)电压并联负反馈运算放大器在线性应用时同时存在虚短和虚断虚断虚地虚断虚地[例1][例2]第4章负反馈放大电路与基本运算电路的应用(3)电流串联负反馈虚短虚断虚短[例1][例2]第4章负反馈放大电路与基本运算电路的应用(4)电流并联负反馈[例1]虚地第4章负反馈放大电路与基本运算电路的应用4.3.3负反馈放大电路的稳定性(消除自激振荡)一、自激振荡的现象ui=0AuouiAuo二、产生自激振荡的条件和原因1.自激条件········2.自激的原因附加相移AF使负反馈正反馈第4章负反馈放大电路与基本运算电路的应用3.消除自激的方法—相位补偿在电路中加入C，或R、C元件进行相位补偿，改变电路的高频特性，从而破坏自激条件。相位补偿形式滞后补偿电容滞后

RC滞后超前补偿：密勒效应补偿电容滞后补偿RC滞后补偿密勒效应补偿R第4章负反馈放大电路与基本运算电路的应用4.5集成运放应用电路的测试※

集成运放应用电路的测试第4章负反馈放大电路与基本运算电路的应用2.主要参数1)

输入失调电压UIO使UO=0，输入端施加的补偿电压2)

输入偏置电流IIB几毫伏UO=0时，10nA1A3)

输入失调电流

IIOUO=0时，1nA0.1A4)开环电压增益Aud100140dB5)

差模输入电阻Rid输出电阻Ro几十千欧几兆欧几十欧几百欧6)共模抑制比

KCMR>80dB第4章负反馈放大电路与基本运算电路的应用7)

最大差模输入电压UIdM共模输入UIC过大，K

CMR下降当UId

过大时，反偏的PN结可能因反压过大而被击穿。NPN管UIdM=5V横向PNP管UIdM=30VCF741为30V8)最大共模输入电压UICM9)

最大输出电压幅度UOPP输出级为OCL电路一般比电源电压小一个UCE(sat)如电源电压15V，UOPP为1314VCF741为13V第4章负反馈放大电路与基本运算电路的应用二、集成运放使用注意事项(一)集成运放的封装和引脚排列封装形式:金属圆形、双列直插式、扁平式封装材料:陶瓷、金属、塑料例:塑封双列直插式(DIP)CF741DIP—DualIn-LinePakage第4章负反馈放大电路与基本运算电路的应用4.4基本运算电路4.4.1比例运算4.4.2加法与减法运算4.4.3微分与积分运算4.4.4基本运算电路应用举例第4章负反馈放大电路与基本运算电路的应用4.4.1比例运算一、反相比例运算运算放大器在线性应用时同时存在虚短和虚断虚断虚地为使两输入端对地直流电阻相等：R2=R1//Rf平衡电阻特点：1.为深度电压并联负反馈，Auf=Rf/R12.输入电阻较小RifRifRif=R13.uIC=0

，对KCMR的要求低u+=u-

=0虚地虚短和虚断第4章负反馈放大电路与基本运算电路的应用二、同相比例运算Auf=1跟随器当R1=，Rf=0时，特点：1.为深度电压串联负反馈，Auf=1+Rf/R12.输入电阻大Rif=3.，对KCMR的要求高uIC=uiu+=u-=uI第4章负反馈放大电路与基本运算电路的应用4.4.2加法与减法运算一、加法运算1.反相加法运算R3=R1//R2//RfiF

i1+i2若Rf=R1=R2

则uO=

(uI1+uI2)第4章负反馈放大电路与基本运算电路的应用

R2//R3//R4

=R1//Rf若R2=R3=R4，则

uO=uI1+uI2

Rf=2R1

2.同相加法运算第4章负反馈放大电路与基本运算电路的应用法1：利用叠加定理uI2=0uI1使：uI1=0uI2使：一般R1=R1；Rf=RfuO=uO1+uO2

=Rf/R1(uI2

uI1)法2：利用虚短、虚断uo=Rf/R1(uI2

uI1)减法运算实际是差分电路二、减法运算第4章负反馈放大电路与基本运算电路的应用4.4.3