电工电子技术与技能课件：集成运算放大器

集成运算放大器模块二集成运算放大器的应用电路模块一集成运算放大器的基本电路

集成运算放大器模块一集成运算放大器的基本电路

1.了解集成运算放大器的电路组成、符号及主要参数。2.掌握集成运算放大器的两种基本电路。模块一集成运算放大器的基本电路

【学习目标】

【能力目标】

1.能运用集成运算放大器的相关概念分析电路原理。

2.能够分析运算放大器的两种基本电路的原理。

一、集成运算放大器的基本特征概述（一）集成运放的电路组成及符号1.电路组成

一、集成运算放大器的基本特征概述

（1）输入级一般都采用差分放大电路。它有同相和反相两个输入端。集成运放只对输入端的差模信号进行线性放大，而对输入的共模信号基本不放大。即，当集成运放工作在线性区时，输出电压为

其中，Aod为差模电压放大倍数，或称为开环增益。（2）中间放大级它一般由一级到两级共射放大电路组成，其放大倍数可达几千倍以上。（3）输出级为了降低输出电阻、提高输出功率和带负载能力，输出级一般由射极输出器或互补推挽电路组成，同时还设有过电流保护电路。（4）偏置电路由恒流源或恒压源组成，作用是为各级放大器设置合适的静态工作点。集成运放的符号2.电路符号一、集成运算放大器的基本特征概述一般可以从顶视图看去，从标有特殊记号的地方开始按逆时针方向依次编号。（二）集成运放的封装和分类1.封装常见集成运放外形一、集成运算放大器的基本特征概述2.分类集成运放按电路特性分为通用型和专用性等。通用型是指其性能指标适合一般情况下使用的集成运放，它的性能指数基本兼顾了各方面的要求。这类集成运放具有价格低和应用范围广泛等特点。专用型运放按特性参数可分为低功耗型、高精度型、宽带型、高速型、高压型、高阻型、低漂移型、低噪声型、大功率型等。一、集成运算放大器的基本特征概述

（一）集成运放的理想化1.理想集成运放的基本概念差模电压放大倍数Aud=∞；差模输入电阻rid=∞；共模抑制比KCMR=∞；输出电阻ro=0；输入失调电压、输入失调电流以及温漂均为零。二、集成运算放大器的基本电路

2.理想集成运放的电压传输特性二、集成运算放大器的基本电路

二、集成运算放大器的基本电路

传输区域传输特性工作特点线性区输出电压uo和输入电压ui是线性关系。即uo=Auoui=Auo（up-uN）虚短--两输入电压uN-uP=0,uN=uP虚断—两个输入端的电流为零，即iN=ip=0非线性区输出电压uo只有两种可能，即+Uom和-Uom“虚短”特性不成立，即uN≠uP当uN＞uP时，uo=+Uom当uN＜uP时，uo=-Uom“虚断”特性仍然成立，即iN=ip=0（二）集成运算放大器的两种基本电路1.反相比例运算放大电路二、集成运算放大器的基本电路

二、集成运算放大器的基本电路

根据“虚断”的概念，有ii=if。由图可得

整理得出放大器的电压放大倍数式中“-”号表示ui与uo反相因此该放大器也被称为“反相放大器”。二、集成运算放大器的基本电路

总结反相比例运算电路，由Rf引入深度负反馈，输出波形相位与输入波形相位相反，输出电压与输入电压的关系为2.同相比例运算放大电路二、集成运算放大器的基本电路二、集成运算放大器的基本电路

根据“虚断”的概念

根据“虚短”的概念

整理得出放大器的放大倍数是：若令Rf=0或Rl=∞(即开路状态)，此时，Auf=1，ui=uo，该电路被称为“电压跟随器”。二、集成运算放大器的基本电路

1.基本概念基本差动放大电路由两个完全对称的共发射极单管放大电路组成，该电路的输入端是两个信号的输人差值，电路的输出端是对这两个输人信号之差的放大。如果存在干扰信号，会对两个输人信号产生相同的干扰，通过二者之差，干扰信号的有效输人为零，这就达到了抗共模干扰的目的。知识拓展差动放大电路2.电路组成差动放大电路是由两个型号、特性、参数完全相同的晶体管VT1和VT2组成，限流电阻RB1是两个阻值相等的电阻，限制信号源的内阻对直流电源Ucc的分流作用；偏流电阻RB2和集电极电阻RC是两个阻值相等的电阻。3.工作原理（1）静态分析（2）动态分析差动放大电路

【课堂小结】模块一集成运算放大器的基本电路

集成运放是一种高电压放大倍数的多级直接耦合集成放大电路，内部主要由差分式输入级、中间级、互补对称式输出级及偏置电路所组成。集成运放引入深度负反馈工作在线性区时具有“虚短”和“虚断”特点。集成运算放大器模块二集成运算放大器的应用电路

1.掌握集成运放应用电路的分析方法和步骤。2.了解信号运算电路的电路结构及输出和输入量之间的关系。3.了解电压比较器。模块二集成运算放大器的应用电路

【学习目标】

【能力目标】

1.能够通过对电路的分析，掌握集成运放电路工作在线性区和非线性区的特性。2.能够根据加法运算电路和减法运算电路组成，分析出输出量和输入量之间的关系。3.能够分析电压比较器。一、信号运算电路（一）加法运算电路在反相放大器的基础上，若使几个输入信号同时加在集成运放的同一个输入端口上，则称为反相加法运算电路；在同相放大器的基础上，加在同相输入端时，则称为同相加法运算电路。一、信号运算电路为满足电路平衡要求，平衡电阻Rˊ=R1∥R2∥R3∥Rf。反相加法运算电路根据“虚短”和“虚断”的概念可得一、信号运算电路如果R1＝R2＝R3＝Rf，则（二）减法运算电路减法运算电路是指输出电压与多个输入电压的差值成比例的电路一、信号运算电路根据叠加原理，先求ui1单独作用时的输出电压再求ui2单独作用时的输出电压一、信号运算电路则ui1与ui2共同作用时输出电压一、信号运算电路

当Rl=R2，Rf=R3时，上式简化为例10.1电路如图所示，R1=R2=R3=10kΩ，Rfl=51kΩ，Rf2=100kΩ，uil=0.1V，ui2=0.3V，求uo1和uo。一、信号运算电路

解：电路由两级集成运放组成，第一级为反相比例运算放大电路，即一、信号运算电路

第二级为加法运算电路（一)单门限电压比较器二、电压比较器

（a）

原理电路

（b）门限电压为UR的传输特性

（c）过零电压比较器的传输特性利用单门限电压比较器可实现波形的变换二、电压比较器

（a）比较器（b）波形变换(二）双门限电压比较器双门限电压比较器又称为“迟滞比较器”，也称“施密特触发器”。