第9章集成運(yùn)算放大電路第9章集成運(yùn)算放大電路

9.2集成運(yùn)算放大器的結(jié)構(gòu)、原理、符號、參數(shù)9.1

典型差動(dòng)放大電路9.3放大電路中的負(fù)反饋9.5

集成運(yùn)算放大器的非線性應(yīng)用9.4

集成運(yùn)算放大器的線性應(yīng)用9.1.1

直接耦合電路的特殊問題問題1

前后級Q

點(diǎn)相互影響輸入級采用差動(dòng)放大電路零點(diǎn)漂移計(jì)算公式：9.1

典型差動(dòng)放大電路問題2

零點(diǎn)漂移

解決辦法?u;=0

時(shí)

，u。不等于零解決辦法?增

加R?

、RB?設(shè)置合適Q點(diǎn)9.1.2

典型差動(dòng)放大器一、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)對稱二、輸入輸出方式共有3種

雙端輸入雙端輸出

雙端輸入單端輸出方式

單端輸入雙端輸出

單端輸入單端輸出RBli2b輸入端

接法輸出端

接法RBaRc[

uoV?REUEE雙端單端

雙端單端C1ui1RcV?ui=ui-Ui2o+Vcc共模輸入信號：

u?=U?2=uc(大小相等，極性相同)RB理想情況

：u;1=Ui?→

Uc?=Uc?→u?=0但因兩側(cè)不完全對稱，b三

、抑制零漂的原理當(dāng)

u;1=U;2=0

時(shí)

：

u?=Uc?-Uc?=0當(dāng)溫度變化時(shí)：u?=(Uc?+△uc?)-(Uc?+△uc?)=0o+Vcc共模電壓放大倍數(shù)：(很小，<1)Rc

RcuoC2

V?

V?REUEE1;2ui=ui1-Ui2C1

RBui1aRE則

ua=2uia?UEE共模信號：

uic

uid1

uid2共同作用于兩個(gè)輸入端

uid=2uidl任意輸入信號：

可分解成差模分量和共模分量差模信號與共模信號差模信號：

Uid若

uian=-Uia2(大小相等，極性相反)VccRcRBV?RcuoRBV?uid=U?1-Ui?R。

DR。RBT?

T?ui2RE四

、典型差動(dòng)放大電路分析1.R

的作用抑制溫度漂移，

RB

穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)u;1=U;2=0溫度T自

動(dòng)

穩(wěn)

定

Ic

IBRB

具有強(qiáng)負(fù)反饋?zhàn)饔?UEEia?=-i。2iRE=ia+i?=0uRE=0

R?對差模信號不起作用u

.

一

1

ta

1u?一162,i2)R

u

RcR

對差模信號作用R

i61RT?

T?RBi62RE-UR?u;iRE2.Q

點(diǎn)的計(jì)算—

直流通路

RcRBIBUEE-UBERB+2(1+βREIc?=Ic=Ic=βlBUE?=UE?=—Ip×RB—UBEUcE?=UCE?=Uc-UE1

Uc?=Uc?=Ucc-Ic×RcIc21DRcRBT?IBRE-UEEIcT?IE↓ui2差模輸入信號：u;1=-U;2=ua(大小相等，極性相反)設(shè)uc?=Uc?+△uC?,uc?=Uc?+△uc?。因u;=-ui?,→

△uc?=-△uc?→

U?=Uc?-Uc?=△uc?-△uc?=2△uc1差模電壓放大倍數(shù)：

(很大，>1)3.

動(dòng)態(tài)分析差模電壓放大倍數(shù)A?！?UccR?RBui2RcT?R。T?R?RBui1差模信號通路放大倍數(shù)單邊差模放大倍數(shù)：

βi?Rc

βRcAa?=Aa?RBib1u

rbe1βib1Rcuod1E若差動(dòng)電路帶負(fù)載R(

接

在

C?

與

C?

之間),對于差動(dòng)信號而言，

Rz中點(diǎn)電位為0,所以放大倍數(shù)：A1A2A3……

Rc

↓ia

a↓u

od1TiUod2ERcRBlb2

R差模電壓放大倍數(shù)：R?R

1總差放倍數(shù)u;輸入電阻：

r;=2[R//(rbe?輸出電阻：r

。=2Rc思考題：

電路去掉R能正常工作嗎?

R的

作用是什么?2.輸入輸出電阻R?u

R

61ri+UccRcRBu2rir。RcI

ic1uu

od1TiEuod2R(二)共模輸入R

RcR?uoc1

uoc2

RBT?

T?iRE

、URERp

對共模信號有抑制作用(原理靜態(tài)分析，即由于R

的負(fù)反饋?zhàn)饔?，使Ig基

本

不

變

)

。RE-

U?EEUREiRERcRB

uoc12RERBuc2[Rcuoc22R共模信號通路：Uc1五、

共模抑制比(CMRR)的定義CMRR—CommonModeRejectionRatioA?A.KCMRR(dB)=20log(分貝)例：

A=-200A。=0.1KCMRR=20lg|(-200)/0.1|=66dB1.電路一般采用直接耦合的電路結(jié)構(gòu)，而不采用阻容耦合結(jié)構(gòu)。2.輸入級采用差動(dòng)放大電路，目的是克服直接耦合電路的零漂。3.NPN

管和PNP管配合使用，從而改進(jìn)單管的性能。3.大量采用恒流源設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)或做有源負(fù)載，提高申路性能。集成電路分類模擬、數(shù)字集成電路；單極型、雙極型集成電路；小、中、大、超大規(guī)模集成電路；集成電路優(yōu)點(diǎn)：工作穩(wěn)定、使用方便、體積小、重量輕、功耗小集成電路：

將整個(gè)電路的各個(gè)元件做在同一個(gè)半導(dǎo)體基片上9.2

集成運(yùn)算放大器簡介一

、集成電路的概念特

點(diǎn)

：對輸入級要求：盡量減小零漂，提高KCMRR,輸

入

阻

抗r;盡可能大對輸出級要求：帶負(fù)載能力強(qiáng)，有足夠的輸出電流i

。.輸出阻抗r。小9.2

二、集成運(yùn)算放大器的原理電路對中間級要求：足夠大的電壓放大倍數(shù)。u+同相輸入端與u。同

相輸

出

級中間級與u。反

相Is2s雙列直插式封裝貼片式封裝四種封裝形式：

圓外殼封裝、扁平管封裝雙列直插式封裝

貼片式封裝三

、集成運(yùn)放芯片已經(jīng)不用正在使用外

形符號反相輸入端u_

D0u+同相輸入端u

u+u?

uu+-

十

u?

u?國內(nèi)符號輸出端u+u.u

。均為對地電壓國際符號9.2

四、集成運(yùn)放的主要參數(shù)1.開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)AAa是在開環(huán)狀態(tài)、輸出不接負(fù)載時(shí)的差模放大倍數(shù)。

一般在103~107之間。理想運(yùn)放的Aa為∞。常用分貝作單位，

一般100dB

以上。r;>1MQ,

有的可達(dá)100MΩ

以上。r

。=幾Ω

-幾十Ω。3.

最大共模輸入電壓Urcma6.

最大差模輸入電壓Uadmax7.-3dB帶寬fH2.共模抑制比Kc

MMR3.差模輸入電阻r;a3.輸出電阻r。運(yùn)放是直流放大器，也可放大低頻信號，不適用于高頻信號。9.2五

、理想運(yùn)算放大器及其重要結(jié)論1.理想運(yùn)算放大器的概念

線性區(qū)1.理想運(yùn)算放大器的條件

非線性區(qū)實(shí)際傳輸特性E非線性區(qū)E

理想傳輸特性Ra

u?2.電壓傳輸特性u。A。=R;=R。=0KCMMRR=○u+E

u

9.2

五

、理想運(yùn)算放大器及其重要結(jié)論2.理想運(yùn)算放大器的兩個(gè)重要結(jié)論·

虛短

u+□Ra

u?·

虛斷

i=i_=0

u_

運(yùn)算放大器不取用電流9.3

放大電路中的負(fù)反饋9.3.1反饋的基本概念凡是將放大電路輸出端的信號(電壓或電流)的一部分或全部引回到輸入端，與輸入信號迭加，就稱為反饋。若引回的信號削弱了輸入信號，就稱為負(fù)反饋。若引回的信號增強(qiáng)了輸入信號，就稱為正反饋。這里所說的信號一般是指交流信號，所以判斷正

負(fù)反饋，就要判斷反饋信號與輸入信號的相位關(guān)系，同相是正反饋，反相是負(fù)反饋。一、電壓反饋和電流反饋根據(jù)反饋所采樣的信號不同，可以分為電壓反饋和電流反饋。

電壓反饋：反饋信號取自輸出電壓信號。電流反饋：反饋信號取自輸出電流信號。電壓串聯(lián)負(fù)反饋電壓并聯(lián)負(fù)反饋電流串聯(lián)負(fù)反饋電流并聯(lián)負(fù)反饋穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)交流反饋直流反饋9.3.2反饋的類型負(fù)反饋9.3.3負(fù)反饋的分析方法反饋類型的判斷步驟：1.確定有無反饋

3.判別是串聯(lián)反饋還是并聯(lián)反饋2.判別反饋極性

4.判別是電壓反饋還是電流反饋負(fù)反饋的判斷方法——瞬時(shí)極性法假設(shè)輸出端信號有一定極性的瞬時(shí)變化，依次經(jīng)過反饋、比較、放大后，再回到輸出端，若輸出信號與原輸出信號的變化極性相反，則為負(fù)反饋。反之為正反饋。如果是電壓反饋，則要從輸出電壓的微小變化開始。如果是電流反饋，則要從輸出電流的微小變化開始。判斷時(shí)在輸入端也要反映出反饋信號與輸入信號的比車9.3.4負(fù)反饋對放大電路的影響基本放大電

路A。反饋回電

路F反饋電路基本方程9.4

集成運(yùn)算放大器的線性應(yīng)用1.反相輸入比例運(yùn)算電路iF

RF2.同相輸入比例運(yùn)算電路2.

同相輸入比例運(yùn)算電路(帶R?)u

u+iF

RF0uoi?R?R?R?iR?i?uio—R?R′liuiip

RR?9.4

集成運(yùn)算放大器的線性應(yīng)用其他電路可利用上面的結(jié)論，使用疊加原理自行分析0μo

R?R?

u。RF0?。Rr0u%iFi?R?R?R?RpR?lu?+ui303R4ui10-Ui2○R?R?R?R?R?ui1lli2liRFE十R?