电工电子技术（第3版） 课件 第6章 集成运算放大器及其应用

集成运放组成及传输特性电工电子技术

知识目标01

1.认识

集成运放的电路组成及参数2.认识理想集成运放传输特性能力目标021.会用理想集成运放传输特性分析集成运放的应用学习目标

思政目标03学习华为精神，奋斗为本，追求卓越K知识引入1963年：美国仙童半导体公司，第一个集成运算放大器μA702,1965年经改后推出μA709；1968年：推出μA741。迄今为止仍然在生产使用，他是有史以来最成功的运算放大器，也是极少数最长寿的IC型号之一。集成运算放大器（ICOp-Amp或运放）电子工程领域的核心组件，以其极高的开环电压增益、宽广的工作频率范围、高输入阻抗和低输出阻抗等特性，展现出卓越的信号处理能力和系统兼容性。其直接耦合设计、差分输入结构以及对噪声和温度漂移的有效抑制，确保了信号的准确性和稳定性。未来集成运算放大器（Op-Amp）的研究将聚焦于低功耗、高性能、智能化、材料与结构创新、片上系统集成、量子技术探索、纳米科技应用、可持续性设计以及跨物理域信号处理。旨在满足物联网、可穿戴设备、精密测量系统和通信技术的需求学与悟作为一家科技企业，华为用实际行动践行科技自立自强、创新驱动发展，在日趋复杂严峻的国内外形势下，华为保持了高昂的创新势头，“向上捅破天，向下扎到根”，取得了一系列自主创新成果。麒麟芯片的出现为用户提供了更安全、更卓越的体验，这个技术已经应用于各种产品中。三种封装形式：圆外壳封装、扁平管封装、双列直插式封装正在使用已经不用圆壳式双列直插式扁平式外形

一、集成运放的结构、符号和外形μA74112438765调零端反相输入端同相输入端负电源端调零端输出端正电源端空脚＋－u－u+uo国际符号输出端u+

u-

u0

均为对地电压反相输入端－＋＋

uo

Aod

u+

u-

u+u-uo同相输入端国标符号符号

一、集成运放的结构、符号和外形通常由差动放大电路构成，目的是为了减小放大电路的零点漂移、提高输入阻抗。通常由共发射极放大电路构成，目的是为了获得较高的电压放大倍数。通常由互补对称电路构成，目的是为了减小输出电阻，提高电路的带负载能力。一般由各种恒流源电路构成，作用是为上述各级电路提供稳定、合适的偏置电流，决定各级的静态工作点。一、集成运放的结构、符号和外形结构

电压传输特性uo=f(ui)理想特性实际特性+Uo(sat)–Uo(sat)

uoO二、集成运放的主要参数开环电压放大倍数Auo=∞差模输入电阻ri=∞输出电阻ro=0共模抑制比KCMR=∞开环电压放大倍数Auo：很高，一般为104~107差模输入电阻ri：很高，一般在几十千欧至几十兆欧输出电阻ro很低：约在几十欧至几百欧之间共模抑制比KCMR：很高,一般为103~107实际运放理想运放电压传输特性uo=f(ui)+Uo(sat)–Uo(sat)理想特性实际特性

uoO三、集成运放的传输特性线性区由于uo为有限值，理想运放Aod=∞，则差模输入电压→0。即

由于rid=∞，两个输入端均没有电流，即——“虚短”——“虚断”线性区

电压传输特性uo=f(ui)+Uo(sat)–Uo(sat)理想特性实际特性

uoO三、集成运放的传输特性非线性区线性区(1)输出只有两种可能,+Uo(sat)或–Uo(sat)u+>u–

时，uo=+Uo(sat)

u+<u–

时，uo=–Uo(sat)

不存在“虚短”现象

(2)i+=i–0,仍存在“虚断”现象非线性区非线性区集成运放线性应用田玉主讲老师：电工电子技术K知识引入集成运放用于早期模拟计算机实现各种运算，广泛应用于模拟电路、信号处理、控制系统等领域_+

+

RFR1RPuiuoi1iFi-i+i1=iF+

i-=iFi+=i-=0（虚断）u+

=i+Rp=0

u－=u+=0（虚短）运算放大电路的放大倍数只与外部参数有关，有利于电路的稳定性。反相比例关系式：1.电阻Rf，负反馈作用使电路工作于线性区2.平衡电阻RP(使输入端对地的静态电阻相等):RP=R1//RF虚地点一、集成运放的比例运算（一）反相比例运算（二）同相比例运算i+=i-=0（虚断）u-=u+=ui

_+

+

RFR1RPuiuoiFi1i1≈iF平衡电阻RP仍为:RP=R1//RF同相比例关系式：

若R1断开（R1=∞），或者RF短路（RF=0），则，称该电路为电压跟随器，常用于多级放大电路的输出级。uo=ui一、集成运放的比例运算该电路实现了信号相加功能，因此称为反相加法运算电路加法器关系式：_+

+

RFR1RPui1R2ui2u0若R1=R2=RF时

能够实现多个模拟信号相加的电路，如图所示为ui1、ui2的信号加在反相输入端，即实现反相求和。二、集成运放的加法运算ui1单独作用，ui2对地短路减法运算电路的输出uo是uo′、uo″的叠加若R1=Rf则有：减法器关系式减法电路是利用差动放大电路实现减法运算的电路。该电路能够实现两个信号的减法运算，同相端为被减数ui2，反相端为减数ui1。ui2单独作用，ui1对地短路若取R1=R2，R3=Rf，则三、集成运放的减法运算goodbye集成运放非线性应用电工电子技术K知识引入将两个事物进行比较以确定二者的关系，集成运放实现这种功能同相端输入电压比较器uoui0+Uom-UomUR传输特性特点：运放处于开环状态，工作于非线性区当ui>UR时,uo=+Uom当ui<UR时,uo=-Uom

UR：参考电压ui：被比较信号

++uouiUR–一、集成运放的非线性应用---反相端输入++uouiURuoui0+Uom-UomUR当ui<UR时,uo=+Uom当ui>UR时,uo=-Uom

传输特性一、集成运放的非线性应用---电压比较器电压比较器应用实例

利用电压比较器把正弦波变换成方波。ui0tuo0t＋UCM－UCM

输入电压只