集成运算放大器的基础知识 图解

1、项目六 集成运算放大器及其应用,6.1集成运算放大器的基本知识,知识分布网络,6.1.1集成运放的基本组成,如图6-2所示。 输入级：一般采用差分放大电路以抑制零点漂移。 中间级：一般采用共发射极放大电路，提供足够高的电压放大倍数。 输出级：一般采用互补射极输出器组成的对称电路，以改善带负载能力。 偏置电路：为各级电路提供静态工作点a) 园壳式b) 双列直插式c) 扁平式图6-3 集成电路的外形121341213412134 集成运放从外型上看有双列直插式、园壳式、扁平式。图6-3 是部分集成电路的外形图(管脚的排列为从标志起逆时针数1，2，3，4。),集成运放由输入级、中间级、输出级和偏置电

2、路组成。,集成运算放大器的图形符号为图6-4示。 图中“”表示同相输入端，输出信号与同相输入端输入信号相位相同；“”表示反相输入端，输出信号与反相输入端输入信号相位相反。表示信号输出端。箭头的指向为放大器的传输方向；表示放大器的放大倍数。 （6-1）,图6-4 运算放大器的图形符号,6.1.1集成运放的基本组成,6.1.2理想集成运放,开环差模电压放大倍数 差模输入电阻 输出电阻 = 0 共模抑制比 理想集成放大器的图形符号为图6-5所示，其中代表理想放大器的放大器的放大倍数为无穷大。,1 理想集成运放的主要参数,6.1.2理想集成运放,2理想集成运放工作特性,6.1.2理想集成运放,2理想集

3、成运放工作特性,图6-6为实际集成运放和理想集成运放的电压传输特性。传输特性分为线性区和非线性区。 1）线性区 当集成运放输入信号很微小时，集成运放输出信号随输入信号变化线性变化，其比值为集成运放的电压放大倍数。集成运放工作在线性状态。一般电路引入强度负反馈时才可保证集成运放工作在线性区。 集成运放工作在线性区时有两个重要特征： (1)虚短：输入信号很微小，近似为0，两输入端电位近似相同， ,近似为短路，称为“虚短” (2) 虚断： 集成运放工作在线性区时，由于输入阻抗很高近似为，输入电流,两输入端相当于断开，称为“虚断”。 “虚短”与虚断”是分析运算放大器的线性应用的重要依据。 2）非线性区

4、 集成运放开环状态时工作在非线性区，输出电压为最大饱和值：+ 或 - ，不随输入电压变化。,6.2集成运算放大器的应用,知识分布网络,6.2.1集成运算放大器的线性应用,1.比例运算 1）反相输入 反相输入放大电路如图6-7所示。 输入信号 经电阻R1送到反相输入端，同相输入端经RP接地。为反馈电阻，构成电压并联负反馈组态。图中电阻RP 称为直流平衡电阻，以消除静态时集成运放内输入级基极电流对输出电压产生影响，进行直流平衡。,6.2.1集成运算放大器的线性应用,1.比例运算,2) 同相输入 如图6-8所示。输入信号经电阻送到同相输入端。 由“虚短”、“虚断”性质可知： （6-5） 输出电压与输

5、入电压同相，且成比例，故称为同相比例运算。 当 或 , （6-6） 称为电压跟随器，电路如图6-9所示。,6.2.1集成运算放大器的线性应用,2.其他几种运算 集成运放其它几种运算应用如表6-2所示，用“虚短”“虚断”概念，同样可分析出结论.,6.2.1集成运算放大器的线性应用,2.其他几种运算,6.2.2集成运算放大器的非线性应用,集成运放在开环状态时，一般工作在非线性区。可做电压比较器使用。 图6-14(a) 为电压比较器电路及电压传输特性, 当 当 通过输出电压的正负可显示两输入端电位的关系，实现电压比较,如图6-14（b）。 当 时,称为过零比较器。其传输特性如图6-14（c）。,例6

6、-3 两级运放电路如图6-15所示，第一级运放的输入信号V，第二级运放的同相输入端加入参考电压=1 V。集成运放的饱和输出电压V，双向稳压管的=6 V。试对应画出输出电压的波形。,图 6-15 例6-3用图,1.认识电路 2.电路安装 3.电路调试,任务操作指导,1.认识电路,1 集成电压比较电路 LM119(319)及KA319简介. LM119(319)的管脚图如图6-18 ，LM119为军用，LM319为民用。KA319的管脚图如图6-19 2 电路的组成： A1及外围元件构成过压检测器，A2及外围元件构成欠压检测器，VZ提供参考电压即阀门电压，R3为VZ的限流电阻。VZ为2.5V的稳压

7、管。,3 元器件的选定及工作原理： 其电路如图6-20所示。当蓄电池的电压大于13V或小于10V时，发光二极管LED1或LED2分别发光警告。,图6-20 蓄电池欠压、过压报警器,3 元器件的选定及工作原理：,1)基准单元： 由R3及VZ组成。稳压管选用稳压值为2.5V的稳压管，取工作电流为=1mA。则R3= 。 取R3=10K 2)超压警报单元 A1为单值比较器，基准电平为=2.5V,当电池的电压低于13V时，应有2.5V，比较器A1输出高电平，LED1截止，不亮；当电池的电压高于13V时，此时2.5V，比较器A1输出低电平，LED1亮。所以R11、R12应由下列分压公式估算： 取R11=1

8、0.0K（ 系列）,则R12=42K, 取R12=42.2 K； LED1选为BT111-X（红）发光二极管，其最大电流为= 20mA,正向电压为 =1.9V，取工作电流为 =12mA,则 R14= ,取R14=10K。VZ为2.5V的稳压管。,3 元器件的选定及工作原理：,3)欠压警报单元： A2为欠压检查电路，基准电平也为 =2.5V,当电池电压低于10V时， 2.5V时比较器A2输出低电平，LED2发光。当 2.5V时比较器A2输出高电平，LED2截止。 LED2选为BT111-X（绿）发光二极管，其最大电流为 =20mA,正向电压为 =2.3V，取工作电流为 =12mA,则 R24= 取R24=680。 R21、R22由下式估算： 取R21=10.0K,则R22=30.0 K。,2. 电路安装,按电路图6-20合理设计元件位置进行安装。,安装完毕后检查无误，可通电测试。 1 将12V的电池换成直流可调电源，通电后将电压调到13V，LED1亮，测LM119D的电压应为2.5V,电压应大于2.5V V，；否则调大R12的电阻值。调节电源电压,用示波器跟踪的波形. 2 将12V的电池换成直流可调电源，通电后将电压调到10V，LED2亮，测LM119D的电压应为2.5V,电压应小于2.5V V；否