第4章 掌握集成运算放大器.ppt

学习目标 1．了解集成运算放大器的基本组成及特点 2．掌握集成运算放大器的传输特性及重要参数 3．掌握集成运算放大器基本应用 4．了解放大电路中反馈的基本概念 5．掌握反馈的类型及判断方法 6．理解反馈对放大电路的影响 4.1 　集成运算放大器简介 4.2　 放大电路中的反馈 实践应用 小结 4.1 集成运算放大器简介 运算放大器实质上是高增益的直接耦合放大电路，集成运算放大器是集成电路的一种，简称集成运放，它常用于各种模拟信号的运算，例如比例运算、微分运算、积分运算等，由于它的高性能、低价位，在模拟信号处理和发生电路中几乎完全取代了分立元件放大电路。 4.2 放大电路中的反馈 集成运放在实际使用的组成电路中，总要引入反馈，以改善放大电路性能，因此掌握反馈的基本概念与判断方法是研究集成运放电路的基础。 实践应用 LM324是四运放集成电路，它采用14脚双列直插塑料封装,它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，四组运放相互独立。每一组运算放大器可用图10-30所示的符号来表示，它有5个引出脚，其中“+”、“-”为两个信号输入端，“V+”、“V-”为正、负电源端，“VO”为输出端。两个信号输入端中，Vi-为反相输入端，表示运放输出端VO的信号与该输入端的位相反；Vi+为同相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同。 实践应用 它的主要技术指标如下： 输入失调电压：2mV 输入失调电流：5nA 输入偏置电流：45nA 差模电压增益：100dB 温度漂移：7μV/℃ 单电源工作电压：3-30V 双电源工作电压：±1.5~ ±15 静态电流：500μA LM324的管脚排列如图4-31所示。 其中引脚11为负电源或地线，引脚4为正电源。 实践应用 电路见图10-32。放大器采用单电 源供电，由R1、R2组成1/2V+偏置，C1 是消振电容。放大器电压放大倍数Av仅由 外接电阻Ri、Rf决定：Av=-Rf/Ri。负号 表示输出信号与输入信号相位相反。按图 中所给数值，Av=-10。此电路输入电阻为 Ri。一般情况下先取Ri与信号源内阻相 等，然后根据要求的放大倍数在选定Rf Co和Ci为耦合电容。 实践应用 图4-33中使用两个运放组成一个电压上下 限比较器，电阻R1、R1ˊ组成分压电路，为运放 A1设定比较电平U1；电阻R2、R2ˊ组成分压电路 为运放A2设定比较电平U2。输入电压U1同时加到 A1的正输入端和A2的负输入端之间，当UiU1时， 运放A1输出高电平；当UiU2时，运放A2输出高 电平。运放A1、A2只要有一个输出高电平，晶体 管BG1就会导通，发光二极管LED就会点亮。若选 择U1U2，则当输入电压Ui越出[U2，U1]区间范围 时，LED点亮，这便是一个电压双限指示器。若选 择U2U1，则当输入电压在[U2，U1]区间范围时， LED点亮，这是一个“窗口”电压指示器。此电路与各 类传感器配合使用，稍加变通，便可用于各种物理量 的双限检测、短路、断路报警等。 实践应用 如图4-34。电阻R1、R2组成分压电路，为运放A1负输入端提 供偏置电压U1，作为比较电压基准。静态时，电容C1充电完毕，运 放A1正输入端电压U2等于电源电压V+，故A1输出高电平。当输入 电压Ui变为低电平时，二极管D1导通，电容C1通过D1迅速放电， 使U2突然降至地电平，此时因为U1U2，故运放A1输出低电平。当 输入电压变高时，二极管D1截止，电源电压R3给电容C1充电，当 C1上充电电压大于U1时，既U2 U1，A1输出又变为高电平，从而 结束了一次单稳触发。显然，提高U1或增大R2、C1的数值，都 会使单稳延时时间增长，反之则缩短。 实践应用 如果将二极管D1去掉，则此电路具有 加电延时功能。刚加电时，U1U2，运放 A1输出低电平，随着电容C1不断充电，U2 不断升高，当U2U1时，A1输出才变为高 电平。工作波形见图10-35。 本章主要讲述了集成运放放大器的结构特点，电路组成，主要性能参数，基本分析方法及实际运用。同时对放大电路中反馈的基本概念，反馈的判别方法和类型及反馈对放大电路的影响作了阐述。 4.2.2 反馈的判断方法和类型 2. 四种负反馈组态　 电流并联负反馈 输出电流的计算： 在输入vp≈vN，故有 从而得到 ，所以输出电流 由图可得反馈系数Fi 图4-29 电流并联负反馈电路 4.2.2 反馈的判断方法和类型 2. 四种负反馈组态　 电流