1、第五章 直流放大器和集成運算放大器5.1直流放大器及其特點5.2差動放大器5.3集成運算放大器5.4集成運放的應(yīng)用第1頁，共23頁。3. 零點漂移零點漂移：指輸入信號電壓為零時，輸出電壓發(fā)生 緩慢地、無規(guī)則地變化的現(xiàn)象。uotO產(chǎn)生的原因：晶體管參數(shù)隨溫度變化、電源電壓 波動、電路元件參數(shù)的變化。5.1直流放大器及其特點第2頁，共23頁。 由于不采用電容，直接耦合放大電路具有良好的低頻特性。通頻帶f|Au |0.707| Auo |OfH| Auo |幅頻特性 抑制零點漂移是制作高質(zhì)量直接耦合放大電路的一個重要的問題。 適合于集成化的要求，在集成運放的內(nèi)部，級間都是直接耦合。第3頁，共23頁。

2、 電路結(jié)構(gòu)對稱，在理想的情況下，兩管的特性及對應(yīng)電阻元件的參數(shù)值都相等。差分放大電路是抑制零點漂移最有效的電路結(jié)構(gòu)。兩個輸入、兩個輸出兩管靜態(tài)工作點相同1、差分放大電路的工作原理5.2 差動放大器第4頁，共23頁。1) 零點漂移的抑制uo= VC1 VC2 = 0uo= (VC1 + VC1 ) (VC2 + VC2 ) = 0靜態(tài)時，ui1 = ui2 = 0當(dāng)溫度升高時ICVC （兩管變化量相等） 對稱差分放大電路對兩管所產(chǎn)生的同向漂移都有抑制作用。第5頁，共23頁。溫度 RE的作用 第6頁，共23頁。2) 信號輸入兩管集電極電位一減一增，呈等量異向變化，(1) 差模信號 ui1 = ui

3、2大小相等、極性相反uo= (VC1VC1 )(VC2 + VC ) =2 VC1 即對差模信號有放大能力。差模信號 是有用信號第7頁，共23頁。2) 信號輸入 兩管集電極電位呈等量同向變化，所以輸出電壓為零，即對共模信號沒有放大能力。(2) 共模信號 ui1 = ui2大小相等、極性相同 差動電路抑制共模信號能力的大小，反映了它對零點漂移的抑制水平。共模信號 需要抑制第8頁，共23頁。(3) 比較輸入 ui1 、ui2 大小和極性是任意的。例1: ui1 = 10 mV, ui2 = 6 mV ui2 = 8 mV 2 mV 例2: ui1 =20 mV, ui2 = 16 mV 可分解成:

4、 ui1 = 18 mV + 2 mV ui2 = 18 mV 2 mV 可分解成: ui1 = 8 mV + 2 mV共模信號差模信號 放大器只 放大兩個 輸入信號 的差值信 號差動 放大電路。 這種輸入常作為比較放大來應(yīng)用，在自動控制系統(tǒng)中是常見的。 第9頁，共23頁。(Common Mode Rejection Ratio) 全面衡量差動放大電路放大差模信號和抑制共模信號的能力。差模放大倍數(shù)共模放大倍數(shù) KCMR越大，說明差放分辨差模信號的能力越強(qiáng)，而抑制共模信號的能力越強(qiáng)。3 共模抑制比共模抑制比第10頁，共23頁。 若電路完全對稱，理想情況下共模放大倍數(shù) Ac = 0 輸出電壓 uo

5、 = Ad （ui1 ui2 ） = Ad uid 若電路不完全對稱，則 Ac 0，實際輸出電壓 uo = Ac uic + Ad uid 即共模信號對輸出有影響 。第11頁，共23頁。5.3集成運算放大器1.集成電路的英文縮寫為IC。它是利用先進(jìn)的工藝技術(shù)，將各種電子元器件構(gòu)成的功能電路，制造在一塊很小的半導(dǎo)體芯片上而形成的微型電子器件。2.特點：對中間級的要求：足夠大的電壓放大倍數(shù)。對輸出級的要求：主要提高帶負(fù)載能力，給出足夠的輸出電流io 。即輸出阻抗 ro小。對輸入級的要求：盡量減小零點漂移,盡量提高 KCMRR , 輸入阻抗 ri 盡可能大。第12頁，共23頁。5差動放大電路及集成運

6、算放大器 集成運放的符號如圖5-4所示,有用方框式的(a),也有用三角形的(b)。集成運放有兩個輸入端，“-”端叫反相輸入端，“+”端叫同相輸入端，輸出端的電壓與反相輸入端反相，與同相輸入端同相。圖5-4 集成運放符號 5.3.2運放的符號uu+ uo u u+ uoAo國際符號國內(nèi)符號第13頁，共23頁。一、開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)Aod無外加反饋回路的差模放大倍數(shù)。一般在105 107之間。理想運放的Aod為。二、共模抑制比KCMMR常用分貝作單位，一般100dB以上。三、差模輸入電阻ridri1M, 有的可達(dá)100M以上。四、輸出電阻roro =幾-幾十。第14頁，共23頁。五、最大共模輸入

7、電壓UIcmax六、最大差模輸入電壓UIdmax七、-3dB帶寬fH運放是直流放大器， 也可放大低頻信號，不適用于高頻信號。還有其他一些反映運放對成性、零漂等的參數(shù)。不再一一介紹。關(guān)于集成運放的應(yīng)用下面分三個章節(jié)介紹。其中運放都是作為理想運放來處理。第15頁，共23頁。5.3.4運放的類型及封裝外形與符號： 集成運放的外形有圓形、扁平形和雙列直插式三種，如圖3-14所示。(a)圖為圓形，(b)圖為扁平形，(c)圖為雙列直插式。目前常用的雙列直插式型號有A741(8端)、LM324(14端)等,采用陶瓷或塑料封裝。 圖5-6 集成運放外形 第16頁，共23頁。第五章差動放大電路及集成運算放大器

8、常用集成運算放大器A741與LM324的外引線端子排列圖如圖3-15所示。其端子排列為:從正面看，帶半圓形或其它形的標(biāo)識端向左,則左下角的端子為1號端子,然后逆時針依次排號,左上角的端子為最后一個,連接電路時注意不能接錯。 A741與LM 324 的外引線排列圖 第17頁，共23頁。差動放大電路及集成運算放大器理想運算放大器的條件是： 開環(huán)電壓放大倍數(shù)Au0； 差模輸入電阻rid； 開環(huán)輸出電阻ro0； 共模抑制比KCMR。 圖3-17 理想運算放大器的圖形符號 理想運算放大器： 在分析運算放大器時，常將它看著一個理想運算放大器。第18頁，共23頁。差動放大電路及集成運算放大器 圖為理想運算放

9、大器的圖形符號，它有兩個輸入端和一個輸出端，反相輸入端標(biāo)有“-”號，同相輸入端和輸出端標(biāo)有“+”號。它們的對地電壓分別為“u-”、“u+”和“uo”?！啊北硎鹃_環(huán)放大倍數(shù)。 表示輸入電壓和輸出電壓之間關(guān)系的特性曲線稱為傳輸特性。如圖3-18所示，圖中虛線表示實際傳輸特性，從傳輸特性看，可分為線性區(qū)和飽和區(qū)。運算放大器可工作在線性區(qū)，也可工作在飽和區(qū)，但分析方法不同。 第19頁，共23頁。差動放大電路及集成運算放大器 當(dāng)它工作在線性區(qū)時，uo和(u+-u-)是線性關(guān)系，即 uo=Au0(u+-u-) 這時運算放大器是一個線性元件。由于它的放大倍數(shù)很高，即使輸入電壓為毫伏級，也足以使電路飽和，其飽

10、和電壓值為+Uo(sat)或-Uo (sat)，接近電源電壓。 圖3-18 運算放大器的傳輸特性 第20頁，共23頁。差動放大電路及集成運算放大器 運算放大器工作在線性區(qū)時，分析依據(jù)有兩條： （1）由于運算放大器的差模輸入電阻rid,故可認(rèn)為兩個輸入端的輸入電流為零。即 這種由于集成電路內(nèi)部輸入電阻無窮大而使輸入電流幾乎為零的現(xiàn)象稱之為“虛斷”。 （2）由于運算放大器的開環(huán)電壓放大倍數(shù)Au0，而輸出電壓是一有限數(shù)值，故： 第21頁，共23頁。差動放大電路及集成運算放大器即 由于集成開環(huán)放大倍數(shù)為無窮大，與其放大時的輸出電壓相比，同、反相的輸入電壓差值可以忽略不計，同、反相輸入電壓幾乎相等，我們稱這種現(xiàn)象為“虛短”。