理想運(yùn)算放大器的分析與應(yīng)用.ppt

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1、問(wèn)題:集成運(yùn)算放大器的由來(lái)?如何判斷電路是否是運(yùn)算電路?有哪些基本運(yùn)算電路?怎樣分析運(yùn)算電路的運(yùn)算關(guān)系?如何分析集成運(yùn)算放大器?集成運(yùn)算放大器有哪些應(yīng)用?第9章集成運(yùn)算放大器的分析及應(yīng)用第9章集成運(yùn)放的分析及應(yīng)用9.1集成運(yùn)算放的組成及基本特性9.2運(yùn)放的線性應(yīng)用及理想運(yùn)放模型9.3基本運(yùn)算電路9.4電壓比較器9.5波形發(fā)生器(略)9.6集成運(yùn)放的其他應(yīng)用電路(略)小結(jié)9.1集成運(yùn)算放的組成及基本特性一、概述二、集成電路的基本結(jié)構(gòu)三、模擬集成運(yùn)放的典型電路1)通用集成電路2)模擬信號(hào)處理電路3)控制系統(tǒng)專(zhuān)用集成電路,如電機(jī)控制電路、可控硅控制電路等.4)通信系統(tǒng)專(zhuān)用集成電路,如電話電

2、路、無(wú)線通信電路、交換專(zhuān)用電路等。5)測(cè)試系統(tǒng)專(zhuān)用集成電路,ATE電路、信號(hào)變換和處理電路等。6)儀器專(zhuān)用電路等。9.1集成運(yùn)算放大器的組成及基本特性1.模擬集成電路分類(lèi)按照應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行分類(lèi):一、概述按照電路的功能進(jìn)行分類(lèi)1)運(yùn)算放大器2)模擬乘法器(除法器)3)對(duì)數(shù)放大器4)函數(shù)發(fā)生器5)濾波器6)壓控振蕩器7)集成功率放大器8)集成穩(wěn)壓電源……一、概述(續(xù))9.1集成運(yùn)算放大器的組成及基本特性集成電路通用型專(zhuān)用型按照集成電路分類(lèi)1.集成電路的基本結(jié)構(gòu)二集成電路的基本結(jié)構(gòu)二集成電路的基本結(jié)構(gòu)(續(xù))2.模擬集成電路組成輸入級(jí)中間級(jí)輸出級(jí)偏置電路組成:運(yùn)算放大器是由直接耦合多級(jí)放大電路

3、集成制造的高增益放大器,它的組成框圖如圖所示。運(yùn)放組成差放輸入級(jí)中間放大級(jí)低阻輸出級(jí)恒流源偏置U+U-Uo三、模擬集成運(yùn)放的典型電路運(yùn)放舊符號(hào)運(yùn)放國(guó)標(biāo)符號(hào)1.輸入級(jí):高性能的差動(dòng)放大電路。運(yùn)放有兩個(gè)輸入端,一個(gè)稱為同相輸入端,即輸出與該端輸入信號(hào)相位相同,用符號(hào)U+表示;另一個(gè)稱為反相輸入端,即輸出與該端輸入信號(hào)相位相反,用符號(hào)U-表示。4.恒流源偏置:可提供穩(wěn)定的幾乎不隨溫度而變化的偏置電流,以穩(wěn)定工作點(diǎn)。3.低阻輸出級(jí):由PNP和NPN兩種極性的三極管或復(fù)合管組成,以獲得正負(fù)兩個(gè)極性的輸出電壓或電流。具體電路參閱功率放大器。2.中間放大級(jí):提供高的電壓增益,以保證運(yùn)放的運(yùn)算精度。

4、多為差動(dòng)電路和帶有源負(fù)載的高增益放大器。差放輸入級(jí)中間放大級(jí)低阻輸出級(jí)恒流源偏置U-U+運(yùn)放組成集成運(yùn)放F007的電路原理2.單極型集成運(yùn)放第一級(jí)是以P溝道管T3和T4為放大管、以N溝道管T5和T6管構(gòu)成的電流源為有源負(fù)載。第二級(jí)是共源放大電路,以N溝道管T8為放大管,漏極帶有源負(fù)載。9.1.2集成運(yùn)算放大器的主要參數(shù)集成運(yùn)放的性能指標(biāo)-主要參數(shù)如下:1電源電壓2開(kāi)環(huán)差模電壓增益AUd3共模抑制比KCMR4差模輸入電阻rid5輸入失調(diào)電壓Uos6輸入失調(diào)電壓的溫漂dUos/dT7輸入失調(diào)電流Ios8輸入失調(diào)電流的溫漂dIos/dT9輸入偏置電流IB10最大共摸輸入電壓Uic,max1

5、1最大差模輸入電壓Uid,max12-3dB帶寬13單位增益帶寬BWG----fT14轉(zhuǎn)換速率SR(擺率)

6、duo/dt

7、max9.1.3線性應(yīng)用及理想運(yùn)放模型一、線性應(yīng)用和非線性應(yīng)用二、理想運(yùn)放模型9.1.3線性應(yīng)用及理想運(yùn)放模型運(yùn)放模型分類(lèi)按精度分類(lèi)理想模型非理想模型運(yùn)放宏模型按功能分類(lèi)直流模型交流小信號(hào)模型大信號(hào)模型噪聲模型9.1.3線性應(yīng)用及理想運(yùn)放模型(續(xù))運(yùn)放分析特點(diǎn):芯片內(nèi)部分析復(fù)雜、外部特征特征分析簡(jiǎn)單。運(yùn)放分析內(nèi)容傳輸特性(輸入與輸出信號(hào)關(guān)系特性)頻域特性時(shí)域特性溫度特性噪聲特性……主要分析內(nèi)容1.線性應(yīng)用:運(yùn)放輸入輸出成線性關(guān)系的應(yīng)用。閉環(huán)應(yīng)用,如“運(yùn)算電路”、“

8、有源濾波電路”等。一、線性應(yīng)用和非線性應(yīng)用2.非線性應(yīng)用:運(yùn)放輸入輸出成非線性關(guān)系的應(yīng)用。開(kāi)環(huán)應(yīng)用,如比較器。輸入輸出輸入輸出電壓放大器電壓比較器二、理想運(yùn)放模型1.理想運(yùn)放的性能1)開(kāi)環(huán)電壓增益Aud=∞;2)輸入電阻Rid=∞;3)輸出電阻Ro=0;4)頻帶寬度?F=∞;5)共模抑制比CMRR=∞;6)失調(diào)、漂移和內(nèi)部噪聲為零。主要條件條件較難滿足,可采用專(zhuān)用運(yùn)放來(lái)近似滿足。二、理想運(yùn)放模型(續(xù))-U-I-+U+I+Uo+-AUd(U+-U-)1)同相端與反相端呈開(kāi)路狀態(tài)。2)輸出回路為一受控電壓源AUd(U+-U-),由于輸出電阻ro=0,所以Uo=AUd(U+-U-)。2.理

9、想運(yùn)放模型1、集成運(yùn)算放大器的轉(zhuǎn)移特性:∞u-u+uouou--u+0線性工作范圍正飽和負(fù)飽和輸入差模電壓的線性工作范圍很小(一般僅十幾毫伏),所以常將特性理想化2、運(yùn)放線性工作的保障:兩輸入端的電壓必須非常接近,才能保障運(yùn)放工作在線性范圍內(nèi),否則,運(yùn)放將進(jìn)入飽和狀態(tài)。運(yùn)放應(yīng)用電路中,負(fù)反饋是判斷是否線性應(yīng)用的主要電路標(biāo)志。集成運(yùn)算放大器的線性應(yīng)用運(yùn)放的輸出幅度有限(比電源低2V左右);運(yùn)放的開(kāi)環(huán)電壓增益一般>10000;3.線性運(yùn)用狀態(tài)時(shí)主要特征1.理想

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