第5章 集成运算放大器5章 集成运算放大器.pptVIP

模拟电子技术 徐丽香编著　　　 第5章　集成运算放大器 学习目标： （１）了解差动放大电路的输入输出结构； （２）掌握集成运放的符号及器件的引脚功能； （３）理解集成运放实现放大、运算、滤波和比较等功能的典型电路； （４）掌握安装使用集成运放构成的应用电路的方法。 （５）运用运放芯片LM324制作加法器、滤波器、比较器和三角波产生器。 5.1　差动放大电路 特点：差动放大电路不但能有效地放大信号，而且还能有效地抑制零点漂移。 零点漂移是由于元件参数的变化，导致输入电压不变时，输出电压发生变化的情况。 5.1.1 基本差动放大电路 1．基本差动放大电路的电路形式 2．差分放大电路的特点 （1）零点漂移的抑制 差分放大电路的两管电路完全一致，漂移引起的输出端变化完全一样，Uo不变。 （2）差模放大作用 差分放大电路对差模信号具有放大作用，差分放大电路的差模电压放大倍数Ad与构成它的单管电路的电压放大倍数相同。 （3）共模抑制比 共模抑制比的定义为：差模放大倍数与共模放大倍数的比值，用KCMR表示。即 5.1.2射极耦合差动放大电路 1．电路形式及工作原理 共模信号射极耦合差动放大电路 5.1.3差动放大电路的连接方式 5.2 集成运放 运算放大器实际上就是一个高增益的多级直接耦合放大器。 集成运算放大器是利用集成电路工艺，将运算放大器的所有元件集成制作在同一块硅片上，然后再封装在管壳内。 集成运放最常用的用途是放大，还可以用作比例运算和滤波等。 5.2.1 集成运放简介 集成运算放大器的内部框图及符号 5.2.2 理想集成运放 1．理想集成运放的特点 2．集成运放的两个工作区 （1）运放工作在线性工作区时的特点是存在 “虚短”和“虚断”： “虚短”：同相输入端和反相输入端的电压相等。 虚断：向运算放大器内部流为的电流近似为0。 i+=i-≈0 （2）运放工作在非线性工作区时的特点 当输出电压接近电源电平时，输出将不再随输入电压线性变化，运放工作在非线性工作区。 运放的输入信号超出了线性放大的范围，输出电压不再随输入电压线性变化 。 3．常见集成运放芯片简介 5.3 基本运算放大电路 1. 同相输入比例运算电路 NE5532用于音频放大器 2. 反相输入比例放大电路 【例5.1】在表5.6的电路形式中，如果R1为10kΩ，要求输出电压，请选择正确的Rf。 3．反相加法运算电路 例5－2 设计一加法器，要求输入端电阻不少于10kΩ，同时实现　　　　　　的运算。 4.减法运算电路 5．运放用于测量放大器 在测量系统中，通常要对传感器信号进行放大。通常有如何特点： 从传感器所获得的信号通常为差模小信号； 传感器经常含有较大共模成分，其数值有时远大于差模信号； 传感器的输出阻抗较大，要求放大器的输入阻抗要高。 此时可选用如右图的电路 测量放大器应用实例：电子称电路 例5－3 试求图 5.13所示电路的输出电压，设各个集成运放都是理想的。 解 7． 积分运算电路 输入信号uI通过电阻R接至反相输入端，电容C为反馈元件（称为积分电容）。 积分电路可以实现把矩形波变换为三角波的功能 8. 微分运算电路 微分电路可将输入信号中的快速变化分量放大并输出。 5.4 有源滤波器 有源滤波电路：将RC无源网络与集成运放或其他放大电路结合起来的滤波电路。 1.有源低通滤波器 2.有源高通滤波器 3.带通和带阻滤波电路 带通滤波和带阻滤波的典型电路 5.5电压、电流转换电路 1.电流-电压转换电路 2.电压-电流转换电路 5.6 电压比较器 电压比较器 当UI小于UREF时输出VOL 当UI大于UREF时输出VOH 过零比较器 当UREF=0时，电压比较器为过零比较器，可将正弦波转化为矩形波 2．迟滞比较器 3.比较器的应用 本章回顾 （1）差动放大电路常用于多级放大电路的前置级，是运算放大器的基本电路。差动放大电路能够有效地抑制零点漂移，并进行差模信号放大，对共模信号有很强的抑制能力（可以当作其对共模信号电压放大倍数为0）。 本章回顾 （2）集成运放由输入级、中间级和输出级构成。理想集成运放具有差模输入电阻rId→∞，开环电压增益Aod→∞，输出电阻rod=0等理想的参数；具有虚短和虚断两个重要特性，是分析理想集成运放的基础。把常用的运算放大器当作理想运算放大器进行分析，结果与实际情况基本一致，在实际分析中，完全可以把实际运算放大器当作理想运算放大器来分析。 本章回顾 （3）常见的基于理想集成运放的运算电路有：反相输入比例放大电路、同相输入比例放大电路等。利用运算放大器还可以构成比较器。 迟滞比较器的参考电压随输出的变化而变化，又称为施密特触发器 * 电子工业出版社 普通高等教育”十一五”国家级规划