汽車電工電子基礎(chǔ)electricalandelectronicfundamentals晶體管放大電路目錄晶體管放大電路二極管和三極管6.1共發(fā)射極放大電路6.2集成運(yùn)算放大器6.36.3集成運(yùn)算放大器一、集成電路集成電路:

把整個(gè)電路的各個(gè)元件以及相互之間的聯(lián)接同時(shí)制造在一塊半導(dǎo)體芯片上，組成一個(gè)不可分的整體。集成電路特點(diǎn)：體積小、重量輕、功耗低、可靠性高、價(jià)格低。集成電路分類按集成度按導(dǎo)電類型按功能小、中、大、超大規(guī)模雙、單極性、兩種兼容數(shù)字、模擬二、集成運(yùn)算放大器1.集成運(yùn)算放大器：具有很高開(kāi)環(huán)電壓放大倍數(shù)的直接耦合放大器。用于模擬運(yùn)算、信號(hào)處理、測(cè)量技術(shù)、自動(dòng)控制等領(lǐng)域。2.集成運(yùn)算放大器特點(diǎn)：1.元器件參數(shù)的一致性和對(duì)稱性好；2.電阻的阻值受到限制，大電阻常用三極管恒流源代替，電位器需外接；3.電容的容量受到限制，電感不能集成，故大電容、電感和變壓器均需外接；4.二極管多用三極管的發(fā)射結(jié)代替。6.3集成運(yùn)算放大器二、集成運(yùn)放的基本結(jié)構(gòu)輸出端偏置電路輸入級(jí)中間級(jí)輸出級(jí)輸入端輸入級(jí)：輸入電阻高，能減小零點(diǎn)漂移和抑制干擾信號(hào)，都采用帶恒流源的差分放大器

。中間級(jí)：要求電壓放大倍數(shù)高。常采用帶恒流源的共發(fā)射極放大電路構(gòu)成。

輸出級(jí)：與負(fù)載相接，要求輸出電阻低，帶負(fù)載能力強(qiáng)，一般由互補(bǔ)對(duì)稱電路或射極輸出器構(gòu)成。偏置電路:

由鏡像恒流源等電路組成運(yùn)算放大器6.3集成運(yùn)算放大器耦合方式阻容耦合直接耦合變壓器耦合阻容耦合

變壓器耦合直接耦合6.3集成運(yùn)算放大器三、集成運(yùn)放圖形符號(hào)及信號(hào)輸入方式集成運(yùn)算放大器的管腳和符號(hào)+UCC–UEEuo+–+u–u++–+Auo(a)(b)(a)符號(hào);(b)引腳765F01234U-U+-UCC+UCC輸出反相輸入端同相輸入端輸出端6.3集成運(yùn)算放大器四、主要參數(shù)2.輸入失調(diào)電壓UIO使UO=0，輸入端施加的補(bǔ)償電壓幾毫伏3.輸入失調(diào)電流IIOUO=0時(shí)，輸入級(jí)兩輸入端的靜態(tài)電流之差。1nA

0.1

A1.開(kāi)環(huán)差模電壓放大倍數(shù)A0

1

14.差模輸入電阻

ri輸出電阻

ro幾百千歐

幾兆歐幾十歐

幾百歐5.共模抑制比KCMR70～130dB6.3集成運(yùn)算放大器6.最大差模輸入電壓

Uidmax共模輸入U(xiǎn)ic過(guò)大，K

CMR下降。當(dāng)Uid過(guò)大時(shí)，反偏的PN結(jié)可能因反壓過(guò)大而被擊穿。LM741為

36V7.最大共模輸入電壓

UicmaxLM741為

16V兩輸入端間允許加的最大差模輸入電壓。9.最大輸出電壓幅度UOPP如電源電壓

15V，UOPP為

13

14V能使輸出電壓和輸入電壓保持不失真關(guān)系的最大輸出電壓。8.靜態(tài)功耗

PCO幾十毫瓦6.3集成運(yùn)算放大器五、理想集成運(yùn)放及其傳輸特性1、理想集成運(yùn)放在分析運(yùn)算放大器的電路時(shí)，一般把運(yùn)算放大器看成理想元件。理想化的主要條件：1.開(kāi)環(huán)電壓放大倍數(shù)

2.開(kāi)環(huán)輸入電阻3.開(kāi)環(huán)輸出電阻4.共模抑制比由于實(shí)際運(yùn)算放大器的技術(shù)指標(biāo)接近理想化條件，用理想運(yùn)算放大器分析電路可使問(wèn)題大大簡(jiǎn)化,為此,后面對(duì)運(yùn)算放大器的分析都是按其理想化條件進(jìn)行的。6.3集成運(yùn)算放大器2、電壓傳輸特性線性區(qū)：uo

=Auo(u+–u–)非線性區(qū)：u+>u–

時(shí)，uo=+Uo(sat)

u+<u–

時(shí)，uo=–Uo(sat)

uo++

u+u––

+Uo(sat)

u+–u–

uo–Uo(sat)線性區(qū)理想特性實(shí)際特性飽和區(qū)O理想運(yùn)算放大器圖形符號(hào)飽和區(qū)6.3集成運(yùn)算放大器3、理想運(yùn)放工作在線性區(qū)的特點(diǎn)因?yàn)閡o

=

Auo(u+–

u–

)所以(1)差模輸入電壓約等于0

即u+=u–

,稱“虛短”

(2)輸入電流約等于0

即i+=i–0,稱“虛斷”

電壓傳輸特性

Auo越大，運(yùn)放的線性范圍越小，必須加負(fù)反饋才能使其工作于線性區(qū)。++∞uou–u+i+i––

u+–u–

uo線性區(qū)–Uo(sat)+Uo(sat)O6.3集成運(yùn)算放大器4、理想運(yùn)放工作在飽和區(qū)的特點(diǎn)電壓傳輸特性

u+–u–

uo–Uo(sat)+Uo(sat)O飽和區(qū)(1)輸出只有兩種可能,+Uo(sat)或–Uo(sat)

當(dāng)u+>u–時(shí)，uo=+Uo(sat)

u+<u–時(shí)，uo=–Uo(sat)

不存在“虛短”現(xiàn)象

(2)i+=i–0,仍存在“虛斷”現(xiàn)象6.3集成運(yùn)算放大器一、集成運(yùn)放在運(yùn)算方面應(yīng)用1.比例運(yùn)算：反相比例運(yùn)算電路平衡電阻iFR1Rfi1uiR2+–+–++–+uou+u-虛斷虛地閉環(huán)放大倍數(shù)結(jié)論：(1)Af為負(fù)值，即uo與ui

極性相反。因?yàn)閡i加在反相輸入端。(2)Af只與外部電阻R1、RF有關(guān)，與運(yùn)放本身參數(shù)無(wú)關(guān)。(3)|Af|可大于1，也可等于1或小于1。(4)因u–=u+=0，所以反相輸入端“虛地”。(5)電壓并聯(lián)負(fù)反饋，輸入、輸出電阻低，ri=R1。共模輸入電壓低。6.3集成運(yùn)算放大器一、集成運(yùn)放在運(yùn)算方面應(yīng)用1.比例運(yùn)算：同相比例運(yùn)算電路平衡電阻虛短閉環(huán)放大倍數(shù)R1iFRfi1uiR2+–++–+uou+u-

結(jié)論：(1)Auf為正值，即

uo與ui

極性相同。因?yàn)閡i加在同相輸入端。(2)Auf只與外部電阻R1、RF有關(guān)，與運(yùn)放本身參數(shù)無(wú)關(guān)。

(3)Auf≥1，不能小于1。(4)u–=u+≠0,反相輸入端不存在“虛地”現(xiàn)象。(5)電壓串聯(lián)負(fù)反饋，輸入電阻高、輸出電阻低，共模輸入電壓可能較高。6.3集成運(yùn)算放大器一、集成運(yùn)放在運(yùn)算方面應(yīng)用2.加法運(yùn)算：反相加法運(yùn)算電路平衡電阻ifR1Rfi1ui1R3ui2+–+–++–+uou+u-i2R2虛斷虛地6.3集成運(yùn)算放大器例、電路中，已知求輸出電壓u06.3集成運(yùn)算放大器二、集成運(yùn)放在非線性應(yīng)用電壓比較器的功能：電壓比較器用來(lái)比較輸入信號(hào)與參考電壓的大小。當(dāng)兩者幅度相等時(shí)輸出電壓產(chǎn)生躍變，由高電平變成低電平，或者由低電平變成高電平。由此來(lái)判斷輸入信號(hào)的大小和極性。用途：數(shù)模轉(zhuǎn)換、數(shù)字儀表、自動(dòng)控制和自動(dòng)檢測(cè)等技術(shù)領(lǐng)域，以及波形產(chǎn)生及變換等場(chǎng)合。電壓傳輸特性–Uo(sat)+Uo(sat)運(yùn)放處于開(kāi)環(huán)狀態(tài)1.基本電壓比較器閾值電壓(門限電平)：輸出躍變所對(duì)應(yīng)的輸入電壓。uiuoOURuRuouiR2++

–

R1+–++––當(dāng)u+>u–

時(shí)，uo=+Uo

(sat)

u+<u–

時(shí)，uo=–Uo

(sat)

即ui<UR時(shí)，uo=+Uo

(sat)

ui

>UR

時(shí)，uo=–

Uo

(sat)可見(jiàn)，在ui=uR處輸出電壓uo發(fā)生躍變。參考電壓6.3集成運(yùn)算放大器uitOuROuot+Uo

(sat)–Uo

(sat)t1t2單限電壓比較器：

當(dāng)ui

單方向變化時(shí)，uo

只變化一次。URuouiR2++

–

R1+–++––電壓傳輸特性–Uo(sat)+Uo(sat)uiuoOUR6.3集成運(yùn)算放大器輸出帶限幅的電壓比較器設(shè)穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓為UZ，忽略穩(wěn)壓管的正向?qū)▔航祫tui

<

UR，uo

=UZ

ui>UR，uo

=–UZUZ–UZ電壓傳輸特性–Uo(sat)+Uo(sat)