运算放大器康华光第五版.pptx
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1、2.1 集成电路运算放大器集成电路运算放大器2.2 理想运算放大器理想运算放大器2.3 基本线性运放电路基本线性运放电路2.4 同相输入和反相输入放大电同相输入和反相输入放大电 路的其他应用路的其他应用在半导体制造工艺的基础上,把整个电路中元器在半导体制造工艺的基础上,把整个电路中元器件制作在一块硅基片上,构成特定功能的电子电路,件制作在一块硅基片上,构成特定功能的电子电路,称为集成电路。简单来说,称为集成电路。简单来说,集成电路是把元器件和集成电路是把元器件和连接导线全部制作在一小块硅片上而连接导线全部制作在一小块硅片上而成成的电路。的电路。集成电路按其功能来分,有数字集成电路和模拟集成电路
2、按其功能来分,有数字集成电路和模拟集成电路。模拟集成电路种类繁多,有运算放大器、集成电路。模拟集成电路种类繁多,有运算放大器、宽频带放大器、功率放大器、模拟乘法器、模拟锁宽频带放大器、功率放大器、模拟乘法器、模拟锁相环、模数和数模转换器、稳压电源和音像设备中相环、模数和数模转换器、稳压电源和音像设备中常用的其他模拟集成电路等。常用的其他模拟集成电路等。引引 言言l模拟集成电路的特点:模拟集成电路的特点:电阻值电阻值不能很大,精度较差,阻值一般在几十欧至几不能很大,精度较差,阻值一般在几十欧至几十千欧。需要大电阻时,通常用恒流源替代;十千欧。需要大电阻时,通常用恒流源替代;电容电容利用利用PN结
3、结电容,一般不超过几十结结电容,一般不超过几十pF。需要大。需要大电容时,通常在集成电路外部连接。电容时,通常在集成电路外部连接。不能制电感,级不能制电感,级与级之间用直接耦合;与级之间用直接耦合;二极管用三极管的发射结代。二极管用三极管的发射结代。比如比如由由NPN型三极管型三极管短路其中一个短路其中一个PN结构成。结构成。运算放大器外形图运算放大器外形图2.1 集成电路运算放大器集成电路运算放大器1.集成电路运算放大器的内部组成单元集成电路运算放大器的内部组成单元图图2.1.1 集成运算放大器的内部结构框图集成运算放大器的内部结构框图 集成运算放大器是一种高电压增益,高输入电阻和集成运算放
4、大器是一种高电压增益,高输入电阻和集成运算放大器是一种高电压增益,高输入电阻和集成运算放大器是一种高电压增益,高输入电阻和低输出电阻的多级直接耦合放大电路。低输出电阻的多级直接耦合放大电路。低输出电阻的多级直接耦合放大电路。低输出电阻的多级直接耦合放大电路。运算放大器方框图1.输入级输入级:均采用差动放大电路组成,可减小温度漂:均采用差动放大电路组成,可减小温度漂移的影响,提高整个电路共模抑制比。移的影响,提高整个电路共模抑制比。2.中间级中间级:多采用有源负载的共射极放大电路,有源:多采用有源负载的共射极放大电路,有源负载及复合管可提高电压增益。负载及复合管可提高电压增益。3.输出级输出级:
5、互补对称功放。:互补对称功放。4.偏置电路偏置电路:用以供给各级直流偏置电流,由各种电:用以供给各级直流偏置电流,由各种电流源电路组成。流源电路组成。表示信表示信号从号从左左(输入端入端)向右向右(输出端出端)传输的方向。的方向。vNvPvOvNvPvOl集成运算放大器的符号集成运算放大器的符号vN或或v:反相输入端反相输入端,信号从此端输入信号从此端输入(vP=0),输出信,输出信号和输入信号反相。号和输入信号反相。vP或或v+:同相输入端同相输入端,信号从此端输入信号从此端输入(vN=0),输出信,输出信号和输入信号同相。号和输入信号同相。vO:输出端输出端。图图2.1.2 运算放大器的代
6、表符号运算放大器的代表符号(a)国家标准规定的符号)国家标准规定的符号 (b)国内外常用符号)国内外常用符号2.运算放大器的电路模型运算放大器的电路模型图图2.1.3 运算放大器的电路模型运算放大器的电路模型通常:通常:开环电压增益开环电压增益 Avo的的 105(很高)(很高)输入电阻输入电阻 ri 106(很大)(很大)输出电阻输出电阻 ro 100(很小)(很小)vOAvo(vPvN)(V vO V)注意输入输出的相位关系注意输入输出的相位关系2.运算放大器的电路模型运算放大器的电路模型当当Avo(vPvN)V 时时 vO V 当当Avo(vPvN)V-时时 vO V-电压传输特性电压传
7、输特性 vO f(vPvN)线性范围内线性范围内 vOAvo(vPvN)Avo斜率斜率 电路模型中的输出电压不可能超越正负电源的电压值电路模型中的输出电压不可能超越正负电源的电压值电路模型中的输出电压不可能超越正负电源的电压值电路模型中的输出电压不可能超越正负电源的电压值输输出出电电压压与与其其两两个个输输入入端端的的电电压压之间存在线性放大关系,即之间存在线性放大关系,即集成运放的工作区域集成运放的工作区域线性区域:线性区域:Aod为差模开环放大倍数为差模开环放大倍数非线性区域:非线性区域:输出电压只有两种可能的情况:输出电压只有两种可能的情况:+UOM或或-UOMUOM为输出电压的饱和电压
8、。为输出电压的饱和电压。uOuP-uN+UOM-UOM例例2.2.1 电路如图电路如图2.1.3所示,运放的开环电压增益所示,运放的开环电压增益Avo=2105,输入电阻输入电阻ri=0.6M,电源电压,电源电压V+=+12V,V-=-12V。(1)试求当试求当vo=Vom=12V时输入电压的最小幅值时输入电压的最小幅值vP-vN=?输输入电流入电流ii=?(2)画出传输特性曲线画出传输特性曲线vo=f(vP-vN)。说明运放的两个区域。说明运放的两个区域。图图2.1.3 运算放大器的电路模型运算放大器的电路模型例例2.2.1 电路如图电路如图2.1.3所示,运放的开环电压增益所示,运放的开环
9、电压增益Avo=2105,输入电输入电阻阻ri=0.6M,电源电压,电源电压V+=+12V,V-=-12V。(1)试求当试求当vo=Vom=12V时输入电压的最小幅值时输入电压的最小幅值vP-vN=?输入电流输入电流ii=?图图2.1.3 运算放大器的电路模型运算放大器的电路模型解:由解:由当当vo=Vom=12V时时例例2.2.1 电路如图电路如图2.1.3所示,运放的开环电压增益所示,运放的开环电压增益Avo=2105,输入电输入电阻阻ri=0.6M,电源电压,电源电压V+=+12V,V-=-12V。(2)画出传输特性曲线画出传输特性曲线vo=f(vP-vN)。说明运放的两个区域。说明运放
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