第16章集成运算放大器 1. 集成运算放大器的简单介绍 2. 运算放大器在信号运算方面的应用 3. 运算放大器在信号处理方面的应用 4. 运算放大器在波形产生方面的应用 5. 使用运算放大器应注意的几个问题 1/74 章目录上一页下一页返回退出
1/74 章目录 上一页 下一页 返回 退出 第16章 集成运算放大器 1. 集成运算放大器的简单介绍 2. 运算放大器在信号运算方面的应用 3. 运算放大器在信号处理方面的应用 4. 运算放大器在波形产生方面的应用 5. 使用运算放大器应注意的几个问题
16.1集成运算放大器的简单介绍 集成运算放大器是一种具有很高放大倍数的多 级直接耦合放大电路，是发展最早、应用最广泛的 一种模拟集成电路。 集成电路是把整个电路的各个元件以及相互之 间的连接同时制造在一块半导体芯片上，组成一个不 可分的整体。 集成电路特点：体积小、重量轻、功耗低、可 靠性高、价格低。 按集成度 小、中、大和超大规模 集成电路分类 按导电类型双、单极性和两种兼容 按功能 数字和模拟 2/74 章目录上一页下一页返回退出
章目录 上一页 下一页 返回 退出 16.1 集成运算放大器的简单介绍 集成运算放大器是一种具有很高放大倍数的多 级直接耦合放大电路, 是发展最早、应用最广泛的 一种模拟集成电路。 集成电路 是把整个电路的各个元件以及相互之 间的连接同时制造在一块半导体芯片上, 组成一个不 可分的整体。 集成电路特点：体积小、重量轻、功耗低、可 靠性高、价格低。 集成电路分类 按功能 按集成度 小、中、大和超大规模 按导电类型双、单极性和两种兼容 数字和模拟 2/74
16.1.1集成运算放大器的特点 1.元器件参数的一致性和对称性好； 2. 电阻的阻值受到限制，大电阻常用晶体管恒流 源代替，电位器需外接； 3.电感、电容不易集成，常采用外接方式： 4.二极管多用晶体管的发射结代替。 各类型号集成运算放大 器 3/74 章目录上一页下一页返回退出
章目录 上一页 下一页 返回 退出 各类型号集成运算放大 器 16.1.1 集成运算放大器的特点 1.元器件参数的一致性和对称性好； 2. 电阻的阻值受到限制，大电阻常用晶体管恒流 源代替，电位器需外接； 3.电感、电容不易集成，常采用外接方式； 4.二极管多用晶体管的发射结代替。 3/74
16.1.2电路的简单说明 输入级 中间级 输出 ● 偏置 电 运算放大器方框图 输入级：输入电阻高，能减小零点漂移和抑制干 扰信号，都采用带恒流源的差分放大器。 中间级：要求电压放大倍数高。常采用带恒流源 的共发射极放大电路构成。 输出级：与负载相接，要求输出电阻低，带负载 能力强，一般由互补功率放大电路或射极输出器构成。 偏置电路：一般由各种恒流源等电路组成。 4/74 章目录上一页下一页返回退出
章目录 上一页 下一页 返回 退出 16.1.2 电路的简单说明 运算放大器方框图 输入级：输入电阻高，能减小零点漂移和抑制干 扰信号，都采用带恒流源的差分放大器。 中间级：要求电压放大倍数高。常采用带恒流源 的共发射极放大电路构成。 输出级：与负载相接，要求输出电阻低，带负载 能力强，一般由互补功率放大电路或射极输出器构成。 偏置电路: 一般由各种恒流源等电路组成。 输入级 中间级 输出 级 偏置 电路 4/74
信号传 输方向 实际运算放大器 +Ucc 开环电压放大倍数 反相 输入端 +Ucc输出 u uo 8 7 6 F007 u+ 输出端 1 2 3 4 同相 输入端 -Ucc Uc (a) (b)c 集成运算放大器的管脚和符号 (a)符号； (b)引脚 。中间对基大琴 5/74 章目录上一页下一页返回退出
章目录 上一页 下一页 返回 退出 – + + Auo – + + +UCC –UCC uO – + + u– u + – + Auo + 输入端 同相 输入端 信号传 输方向 反相 输出端 实际运算放大器 开环电压放大倍数 (a) 集成运算放大器的管脚和符号 (a) 符号; (b)引脚 8 7 6 5 F007 1 2 3 4 5/74 U U+ (b) UC C +UCC输出
16.1.3主要参数 1.最大输出电压UoM 能使输出电压和输入电压保持不失真关系的最大输 出电压。 2.开环电压放大倍数Ao 运放没有接反馈电路时的差模电压放大倍数。Au。 愈高，所构成的运算电路越稳定，运算精度也越高。 3.输入失调电压U10 4.输入失调电流10 愈小愈好 5.输入偏置电流1B 6.最大共模输入电压U1CM 运放所能承受的共模输入电压最大值。超出此值， 运放的共模抑制性能下降，甚至造成器件损坏。 6/74 章目录上一页下一页返回退出
章目录 上一页 下一页 返回 退出 16.1.3 主要参数 6. 最大共模输入电压 UICM 运放所能承受的共模输入电压最大值。超出此值， 运放的共模抑制性能下降，甚至造成器件损坏。 愈小愈好 6/74 1. 最大输出电压 UOM 能使输出电压和输入电压保持不失真关系的最大输 出电压。 2. 开环电压放大倍数 Auo 运放没有接反馈电路时的差模电压放大倍数。 Auo 愈高，所构成的运算电路越稳定，运算精度也越高。 3. 输入失调电压 UIO 4. 输入失调电流 IIO 5. 输入偏置电流 IIB
16.1.4理想运算放大器及其分析依据 在分析运算放大器时，一般将它看成是理想的运 算放大器。理想化的主要条件： (1)开环电压放大倍数 Auo (2)差模输入电阻 Tid (3)开环输出电阻 Io 0 (4)共模抑制比 KCMRR 由于实际运算放大器的技术指标接近理想化条件， 用理想运算放大器分析电路可使问题大大简化，为此， 后面对运算放大器的分析都是按其理想化条件进行的。 7174 章目录上一页下一页返回退出
7/74 章目录 上一页 下一页 返回 退出 (2)差模输入电阻 (3)开环输出电阻 (4)共模抑制比 由于实际运算放大器的技术指标接近理想化条件， 用理想运算放大器分析电路可使问题大大简化, 为此, 后面对运算放大器的分析都是按其理想化条件进行的。 16.1.4 理想运算放大器及其分析依据 rid ro 0 KCMRR 在分析运算放大器时，一般将它看成是理想的运 算放大器。理想化的主要条件： (1) 开环电压放大倍数 Auo
16.1.4理想运算放大器及其分析依据 1.电压传输特性uo=f(u) uo +Uo(sat) 理想特性 线性区 u4-1 u 理想运算放大器图形符号 非线性区： 实际特性 饱和区 u4>u时，uo=+Uo(sat) Uo(sat) u4<u时，uo=-Uo(sat) 线性区： Uo(sa)与运算放大器的 uo=Auo(u+-u) 电源电压有关，一般较电 源电压低1~2V。 8/74 章目录上一页下一页返回退出
章目录 上一页 下一页 返回 退出 16.1.4 理想运算放大器及其分析依据 线性区： uO = Auo(u+– u– ) uO= f (uI ) +U 1. 电压传输特性 uO O(sat) 线性区 u+– u– 理想特性 实际特性 饱和区 –UO(sat) O 理想运算放大器图形符号 非线性区： u+> u– 时，uO = +UO(sat) u+< u– 时，uO = –UO(sat) UO(sat)与运算放大器的 电源电压有关, 一般较电 源电压低1~2 V。 + uO + u– u – + 8/74
2.理想运算放大器工作在线性区的特点 因为uo=Auo（u4-u) ouo 所以(1)差模输入电压约等于0， 即u=u,称“虚短” 电压传输特性 (2)输入电流约等于0， uo 即4=0，称“虚断” +Uo(sat) 线性区 Ao越大，运算放大器 u+-u 的线性范围越小， 必须加负反馈才能 -Uo(sat) 使其工作于线性区 。中间对整天擎 9/74 章目录上一页下一页返回退出
章目录 上一页 下一页 返回 退出 2. 理想运算放大器工作在线性区的特点 因为 uO = Auo(u+– u– ) 所以(1) 差模输入电压约等于 0 , 即 u+ = u– ,称“虚短” (2) 输入电流约等于 0 , 即 i+ = i– 0 ,称“虚断” uO u– u+ i+ i– – ∞ + + u+– u– 电压传输特性 uO 线性区 –UO(sat) +UO(sat) O Auo越大,运算放大器 的线性范围越小， 必 须加负反馈才能 使其 工作于线性区 。 9/74
3.理想运算放大器工作在饱和区的特点 电压传输特性 uo +Uo(sat) 饱和区 u+-山 -Uo(sat) (1) 输出只有两种可能，+Uo(sat)或-Uo(sat 当u4>u时，uo=+Uo(sat) u4<u时，uo=-Uo(sat) 不存在“虚短”现象 (2)i4=i0,仍存在“虚断”现象 10/74 章目录上一页下一页返回退出
章目录 上一页 下一页 返回 退出 3. 理想运算放大器工作在饱和区的特点 电压传输特性 u+– u– uO –UO(sat) (1)输出只有两种可能, +UO(sat)或–UO(sat) 当 u+> u– 时， uO = + UO(sat) u+< u– 时， uO = – UO(sat) 不存在 “虚短”现象 (2) i+ = i– 0,仍存在“虚断”现象 +UO(sat) 饱和区 O 10/74