《運(yùn)算放大電路》PPT課件

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1、第二章運(yùn)算放大電路理論學(xué)習(xí)課程導(dǎo)學(xué)自我測(cè)試本章知識(shí)結(jié)構(gòu)圖本章教學(xué)要求正確理解集成運(yùn)放的組成結(jié)構(gòu)及各組成部分的作用；掌握運(yùn)放的電路模型以及理想運(yùn)放的特點(diǎn)；熟練掌握“虛短”、“虛斷”“虛地”概念；熟練掌握各類差基本線性運(yùn)大電路和運(yùn)算電路。本章重點(diǎn)難點(diǎn)1．集成電路運(yùn)算放大器的基本組成集成電路運(yùn)算放大器的實(shí)質(zhì)是高電壓增益、高輸入電阻和低輸出電阻的多級(jí)直接耦合放大電路。通常由輸入級(jí)、中間級(jí)、輸出級(jí)以及偏置電路組成。輸入級(jí)通常采用恒流源式的差分式放大電路，通過發(fā)揮集成運(yùn)放內(nèi)部參數(shù)匹配性好的特點(diǎn)，降低零點(diǎn)漂移、溫度漂移；采用恒流源引入共模負(fù)反饋，抑制共

2、模信號(hào)，提高共模抑制比。中間級(jí)又稱電壓放大級(jí)，其主要任務(wù)是提供足夠大的電壓增益，向輸出級(jí)提供大的推動(dòng)電流，因此通常由共射放大電路組成。輸出級(jí)一般不要求提供高的電壓放大倍數(shù)，而要求向負(fù)載提供足夠大的輸出電流。通常輸出級(jí)采用電壓跟隨器或互補(bǔ)對(duì)稱的電壓跟隨器。偏置電路起到為輸入級(jí)、中間極和輸出級(jí)提供偏置電流，確定各級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)以及在放大電路中充當(dāng)有源負(fù)載的作用。偏置電路主要由電流源電路組成，常用的有鏡像電流源、比例電流源和微電流源等，前兩者提供的偏置電流較大，后者則可產(chǎn)生較小的偏置電流，適用于輸入級(jí)偏置電路。2．集成運(yùn)算放大器線性應(yīng)用電路集成運(yùn)

3、算放大器實(shí)際上是高增益直耦多級(jí)放大電路，它實(shí)現(xiàn)線性應(yīng)用的必要條件是引入深度負(fù)反饋。此時(shí)，運(yùn)放本身工作在線性區(qū)，兩輸入端的電壓與輸出電壓成線性關(guān)系，各種基本運(yùn)算電路就是由集成運(yùn)放加上不同的輸入回路和反饋回路構(gòu)成。在分析由運(yùn)放構(gòu)成的各種基本運(yùn)算電路時(shí)。注意：不同的輸入方式（同相或反相）和負(fù)反饋這兩個(gè)基本點(diǎn)。3．理想集成運(yùn)放工作在線性區(qū)的兩大特點(diǎn)理想集成運(yùn)放工作在線性區(qū)時(shí)，存在兩個(gè)重要特征“虛短”和“虛斷”?！疤摂唷焙汀疤摱獭笔欠治黾蛇\(yùn)放構(gòu)成的各種線性電路的重要依據(jù)。“虛短”是指在理想情況下，兩個(gè)輸入端的電位相等，就好像兩個(gè)輸入端短接在一起，

4、但事實(shí)上并沒有短接，稱為“虛短”。虛短的必要條件是運(yùn)放引入深度負(fù)反饋。“虛斷”是指在理想情況下，流入集成運(yùn)算放大器輸入端電流為零。這是由于理想運(yùn)算放大器的輸入電阻無限大，就好像運(yùn)放兩個(gè)輸入端之間開路。但事實(shí)上并沒有開路，稱為“虛斷”。第二章運(yùn)算放大電路2.1集成電路運(yùn)算放大器2.2理想運(yùn)算放大器2.3基本線性運(yùn)放電路2.4同相輸入和反相輸入放大電路及其應(yīng)用真空器件半導(dǎo)體器件集成電路大規(guī)模集成電路集成電路的分類1.按功能分類：數(shù)字集成電路、模擬集成電路2.按構(gòu)成有源器件的類型分類：雙極型、單極型3.按外形分類：雙列直插式、圓殼式、扁平式4.

5、按類型分類：集成運(yùn)算放大器、集成功率放大器、集成比較器、集成穩(wěn)壓器等等2.1集成電路運(yùn)算放大器輸入級(jí)中間級(jí)輸出級(jí)偏置電路2.1集成電路運(yùn)算放大器實(shí)質(zhì)：集成運(yùn)放是具有高放大倍數(shù)的多級(jí)直接耦合放大電路。對(duì)集成電路的多項(xiàng)性能起決定性作用提供足夠大的電壓放大倍數(shù)，要求：①具有較高的電壓放大倍數(shù)；②具有較大的輸入電阻，減小對(duì)前級(jí)的影響；③向輸出級(jí)提供大電流。①提供足夠大的輸出功率；②具有較大的輸入電阻，減小對(duì)前級(jí)的影響；③具有較小的輸出電阻，提高帶負(fù)載能力;④電壓增益為1。①為輸入級(jí)、中間級(jí)、輸出級(jí)提供合適的偏置電流，以確定各級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn);②作為有

6、源負(fù)載，提高放大電路的電壓增益。一.內(nèi)部組成單元反相輸入端N同相輸入端PO輸出端二.運(yùn)算放大器的代表符號(hào)“+”對(duì)應(yīng)的端子——同相輸入端，即此端輸入信號(hào)，將在輸出端得到一個(gè)與輸入信號(hào)同相位的輸出信號(hào)；“-”對(duì)應(yīng)的端子——反相輸入端，即此端輸入信號(hào)，將在輸出端得到一個(gè)與輸入信號(hào)反相位的輸出信號(hào)。輸入端P（同相輸入端）、N（反相輸入端）和輸出端O的電壓分別為vP、vN、vO。三.運(yùn)算放大器的電路模型將運(yùn)算放大器看作具有端口特性的標(biāo)準(zhǔn)器件，用包含輸入端口、輸出端口、供電電源端的電路模型表示。輸入端口用輸入電阻ri（較大，通常為106Ω或更高）模擬

7、，輸出端口用輸出電阻ro（較小，通常為100Ω或更低）和受控電壓源Avo（vP-vN）模擬。開環(huán)增益較高，至少為104，通常可高達(dá)106；輸出電壓不能超越正負(fù)電源電壓值，具有正負(fù)飽和極限值（+Vom=V+，-Vom=V-），實(shí)際輸出電壓介于兩者之間，具體表示為電壓傳輸特性是指開環(huán)時(shí)，輸出電壓與差模輸入電壓之間的關(guān)系。運(yùn)放的電壓傳輸特性主要分為線性區(qū)（當(dāng)輸入電壓幅值較小時(shí)，輸出電壓和輸入電壓之間呈線性關(guān)系）和非線性區(qū)（限幅區(qū)）。為使集成運(yùn)放所組成的各種電路穩(wěn)定地工作在線性區(qū)，應(yīng)引入負(fù)反饋。三.運(yùn)算放大器的電壓傳輸特性例題運(yùn)放的開環(huán)電壓增益A

8、vo=2×105，輸入電阻ri=0.6MΩ，電源電壓V+=+12V，V-=-12V。（1）試求當(dāng)時(shí)輸入電壓vo=±Vom=+12V時(shí)的最小幅值vP-vN=?（2）輸入電流ii？（3）畫出傳輸特