简明电工学课件：集成运算放大电路.pptxVIP

集成运算放大电路;

集成电路是使用特定的半导体制造工艺,将整个电路中的元器件制作在一块硅片上,封装后引出多条引线,形成具有特定功能的电路块。集成电路的特点:体积小、重量轻、功耗低、可靠性高、价格低。

集成电路按集成度分为小、中、大、超大、特大和巨大规模集成电路。;

按照处理的信号不同,集成电路可以分为模拟集成电路(集成功率放大器、集成运算放大器等)及数字集成电路(集成门电路、编码器、译码器、触发器等)。

集成运算放大器是一种具有很高放大倍数的多级直接耦合放大电路,简称集成运放(运放),是一种发展最早、应用最广泛的模拟集成电路。集成运放在各种电子电路中被广泛应用,特别是各种专用、高性能电路。;

能力要素

(1)能够对电压比较器相关电路进行分析与设计。

(2)能够分析由运放组成的比例、加法、减法、积分、微分等运算电路。

(3)能够利用运放设计电路,实现对输入信号的比例、加法、减法、积分、微分等运算。;

知识结构;

11.1集成运算放大器概述;

对于集成运放的使用者来说,只要能做到合理选择、正确使用就可以。因而要对运放的主要技术指标做到正确理解,并会选择外围电路元件,重点放在与各“引脚”相连的有关电路上。

集成运放有圆壳式、扁平式和双列直插式封装等,常见的集成运放如图11.1.1所示。;;

例如F007,它的外形、管脚和外部接线如图11.1.2所示,有双列直插式和圆壳式两种封装。;

F007有八个引脚,各引脚功能如下:

2———反向输入端。由此端接输入信号,则输出信号和输入信号是反相的(或者两者极性相反)。

3———同相输入端。由此端接输入信号,则输出信号和输入信号是同相的(或者两者极性相同)。

4———负电源端。接-15V稳压电源。

7———正电源端。接+15V稳压电源。

6———输出端。

1和5———外接调零电位器的两个端子。

8———空脚。;

忽略掉电源和其他用途的接线端,集成运算放大器的图形符号如图11.1.3所示。它有两个输入端和一个输出端。反相输入端标“-”号,同相输入端和输出端标“+”号。它们对“地”的电压(即各端的电位)分别用u-、u+、uo表示。“Auo”表示开环电压放大倍数。;;

11.1.2电压传输特性

通常用运放的电压传输特性表示运放输出电压与两个输入电压之间的关系。F007的电压传输特性如图11.1.4所示,输入电压uD=u+-u-。由图可以看出,运放的传输特性分为线性区与非线性区(饱和区)。

在线性区,输入与输出之间呈线性关系,即;;

由于运放的开环电压放大倍数Auo很高,即使输入毫伏级以下的信号,也足以使输出电压饱和,其饱和值为+Uo(sat)或-Uo(sat),接近正电源或负电源的电压值。

F007电源电压为±15V时的最大输出电压±13V。按Auo=105计算,输出为±13V时,输入电压uD为±0.13mV。当输入信号超过±0.13mV时,输出电压恒为±13V,不再随uD变化,此时运放进入饱和区。;

由此可以看出,运放工作在线性区的输入电压范围很小。为了能够利用集成运放对实际输入信号(它比运放的线性范围大很多)进行线性放大,必须外加负反馈,这是集成运放线性应用电路的共同特点。;

【例11.1.1】某一集成运放的正、负电源电压为±15V,开环电压放大倍数Auo=2×105,最大输出电压(即±Uo(sat))为±13V。当输入电压为如下几种情况时,分别求对应的输出电压。

(1)u+=+15μV,u-=-10μV;

(2)u+=-5μV,u-=+10μV;

(3)u+=0μV,u-=+5mV;

(4)u+=5mV,u-=0V。;;

11.1.3理想运算放大器及其分析依据

由于实际运放与理想运放性能比较接近,因此在分析、计算、应用电路时,用理想运放代替实际运放所带来的误差并不严重,在一般工程计算中是允许的。本模块中,凡未特别说明的,均将运放视为理想运放来考虑。所谓理想运放,就是将集成运放的各项技术指标理想化,主要包括:

①开环电压放大倍数Auo→∞。

②开环输入电阻ri→∞。

③开环输出电阻ro→0。

④共模抑制比KCMRR→∞。;

理想运放的图形符号如图11.1.5所示,其中“∞”表示开环电压放大倍数的理想化条件。;

理想运放的电压传输特性如图11.1.6所示。;

1.工作在线性区

理想运放工作在线性区时,分析依据有两条:

(1)由于运放的开环电压放大倍数Auo→∞,而输出电压是一个有限数值,故从式(1