电工电子技术7

第七章集成运算放大器及应用基本要求：理解差动放大电路的工作原理；了解集成电路运算放大器的性能指标。理解分析理想集成运放线性工作区和非线性工作区的重要依据;掌握基本运算放大电路的分析方法。

7.1直接耦合与零点漂移

7.4基本运算放大器

7.2差动放大电路

7.3运放主要参数7.1差动放大电路集成电路运算放大器是一种具有高放大倍数的多级直接耦合放大电路。当多级直接耦合放大电路的输入端短路(ui＝0)，输出端电压它并不保持恒值，而在缓慢地、无规则地变化着，这种现象就称为零点漂移。产生零点漂移的主要原因是三极管受温度的影响。抑制零点漂移要着重于第一级。有效的措施之一是采用差动放大电路。一.基本差动放大电路电路结构特点：对称

1.静态分析（ui1=ui2=0)

三动态分析

四输入输出的四种接法五电路的相位关系综上所述：1）电路的对称性有效抑制零点漂移的作用；2）RE引入电流负反馈，抑制单个管子的零点漂移。3）电源（-UEE）的作用：对三极管T1、T2提供基极电流；补偿IE在RE上产生的直流压降，使UE=0，则UCE=UC，输出电压有较大的变化范围。

若ui1=ui2，称为共模信号，记为记为：uic=ui1=ui2。分析：∴电路对称,则

uc1=uc2

uo=uc1－uc2=0Auc=02.动态分析（ui1≠0，ui2≠0)

(1)共模电压放大倍数差动放大电路对共模信号没有放大作用。(2)差模电压放大倍数若ui1=－ui2

，称为差模输入信号，记为uid1=-uid2或“uid=(uid1-id2)”。分析：∵ib1=－ib2，ic1=－ic2，ie1=－ie2，ie=0∴uRE=0，

RE对差模信号电流不起作用。设:uid1＞0,uid2＜0∴uid=uid1

-

uid2=2uid1uO=uO1-

uO2=2uO1差模信号通路(c1和c2间接入RL)微变等效电路双端输入、双端输出时，电压放大倍数为单管电压放大倍数。双端输入、单端输出时，对于任意ui1

和

ui2

都可以将其分解成共模信号和差模信号的叠加，即ui1=uc

+uid1ui2=uc

+uid2

(3)任意输入信号的分析Auc=0Aud=Aud1根据叠加原理uo=Aud

uid+

Aucuic=Aud(ui1-

ui2)电路对差模信号有放大作用，故称差动放大电路(4)差动放大电路的四种接法1.双端输入、双端输出

uid=ui1-ui2,u0=u01-u02Aud=uo/uid=Au12.单端输入、双端输出ui1或ui2=0,u0=u01-u02Aud=uo/uid同上3.双端输入、单端输出

uid=ui1-ui2,u0=u01

Aud单=Aud/24.单端输入、单端输出ui1或ui2=0,u0=u01Aud单=Aud/2差动放大电路电压放大倍数只与输出形式有关3.共模抑制比(KCMR)为了衡量差动放大电路抑制共模信号的能力，常用共模抑制比作为一项技术指标来，其定义为

KCMR=｜Aud｜/｜Auc｜或KCMR=20lg｜Aud/Auc｜dBKCMR愈大，抑制能力愈强。运算放大器的符号

主要性能参数1)开环电压放大倍数Au

在没有外接反馈电路时所测出的差模电压放大倍数。

2)最大输出电压UOM

能使输出电压和输入电压保持不失真关系的最大电压。3)最大差模输入电压Uidmax4)最大共模输入电压Ucdmax7.2集成运算放大器5)电压传特性

UoUidUOM-UOM0线性区u+u-理想参数：1)Au→∞。2)ri→∞,

ro→0。3)KCMR

→∞。重要结论：1）u+≈u-两输入端可近视为短路，称为“虚短”。2）ii

’

≈0,两入端对外电路而言可近视为开路，称为“虚断”。3.集成运算放大器理想模型u+u-二.基本运算电路一.理想集成运算放大器集成运放在应用时可分为线性电路和非线性电路。因为Au较大，要保证集成运放工作在线性区，必须加负反馈。这时集成运放线性应用电路的共同特点。对输入信号进行比例、加、减、积分、微分运算是运算放大器最基本的线性应用。分析在线性区工作的集成运放的依据是：v+≈v-，ii

’

≈0。7.3集成运算放大器的应用

1反相输入

4积分与微分电路

2同相输入

3双端输入1)反相比例运算根据运放线性区的重要结论有：i'i=ii-if≈0,∴ii=ifv+=v-≈0v-端称为“虚地”。反相比例运算电路图1.反相输入⊥R2

是一平衡电阻，R2＝R1//RF

，其作用是保证运放中差动放大电路结构的对称性。当RF=R1时，uo=-ui

，Auf=-1,则电路称为反相器。特点：①存在“虚地”，共摸输入分量近似为零。②uo与ui成比例关系,相位相反,比值是RF/R1与运算放大器本身的参数无关，其精度和稳定性都很高。③电路中引入了并联电压负反馈。例1：电路如图所示，试计算电压放大倍数Auf。解:∵v-≈v+=0ii’≈02).反相求和电路∵i′≈0,v-≈v+∴ii1+ii2+ii3=i

f⊥只调整某一路的Ri，就可改变该路的比例系数。平衡电阻：R2=R11//R12//R13//RF反相求和电路可以实现如下运算：

y=-(a0

x0+a1

x1…….+an

xn),an>02.同相输入1).同相比例运算电路方法一：∵ii’=0,有ii=if∵v-=v+=ui∵v-=v+，ii’=0，有：当R1=∞(断开)或RF=0（短路）时，则Auf=1，uo=ui

，电路称为电压跟随器。平衡电阻R2=R1//RF

，(分压公式)∵v+=ui方法二：①v-=v+=ui，引入共摸输入信号，要求CMRR大。②u0与ui成比例关系,相位相同,比值是1+RF/R1≥1与运算放大器本身的参数无关，其精度和稳定性都较高。③电路中引入了串联电压负反馈。特点：2).同相求和电路利用同相比例公式有：1).

y=(a1

x1+a2

x