单元7集成运算放大器与应用课件.ppt

1、集成电路集成电路:将整个电路的各个元件做在同一个半导将整个电路的各个元件做在同一个半导体基片上。体基片上。集成电路的优点：集成电路的优点：工作稳定、使用方便、体积小、重量轻、工作稳定、使用方便、体积小、重量轻、功耗小。功耗小。集成电路的分类：集成电路的分类：模拟集成电路、数字集成电路；模拟集成电路、数字集成电路；小、中、大、超大规模集成电路；小、中、大、超大规模集成电路；7.1集成运算放大器的基本概念集成运算放大器的基本概念单元单元7 7 集成运算放大器与应用集成运算放大器与应用集成电路内部结构的特点集成电路内部结构的特点1.电路元件制作在一个芯片上，元件参数偏差方电路元件制作在一个芯片上，元

2、件参数偏差方向一致，温度均一性好。向一致，温度均一性好。2.电阻元件由硅半导体构成，范围在几十到电阻元件由硅半导体构成，范围在几十到20千千欧，精度低。高阻值电阻用三极管有源元件代欧，精度低。高阻值电阻用三极管有源元件代替或外接。替或外接。3.几十几十 pF 以下的小电容用以下的小电容用PN结的结电容构成、结的结电容构成、大电容要外接。大电容要外接。4.二极管一般用三极管的发射结构成。二极管一般用三极管的发射结构成。简介o 自从1964年美国仙童公司研制出第一个单片集成运算放大器A702以来，集成运算放大器得到了广泛的应用，目前它已成为线性集成电路中品种和数量最多的一类。o 国标统一命名法规定

3、，集成运算放大器各个品种的型号有字母和阿拉伯数字两大部分组成。字母在首部，统一采用CF两个字母，C表示国标，F表示线性放大器，其后的数字表示集成运算放大器的类型。一、开环电压放大倍数一、开环电压放大倍数Auo无外加反馈回路的差模放大倍数。一般在无外加反馈回路的差模放大倍数。一般在105 107之间。理想运放的之间。理想运放的Auo为为。二、共模抑制比二、共模抑制比KCMMR常用分贝作单位，一般常用分贝作单位，一般100dB以上。以上。主要参数主要参数 ri 大大:几十几十k 几百几百 k 运放的特点运放的特点KCMRR 很大很大 ro 小：几十小：几十 几百几百 A uo很很大大:104 10

4、7理想运放：理想运放：ri KCMRR ro 0 0Auouo 运放符号：运放符号：uu+uo u u+uoAuo理想运算放大器及其分析依据理想运算放大器及其分析依据uiuo+UOM-UOMAuo越大，运放的线性范围越小，必须越大，运放的线性范围越小，必须在在输出与输入输出与输入之间之间加负反馈加负反馈才能使其扩大输入信号的线性范围。才能使其扩大输入信号的线性范围。uiuo_+AuoCoOMEuUmax例：若例：若UOM=12V，Auo=106，则则|ui|12 V时，运放处于时，运放处于线性区。线性区。线性放大区线性放大区由于运放的开环放大倍数很大，输入电阻由于运放的开环放大倍数很大，输入电

5、阻高，输出电阻小，在分析时常将其理想化，高，输出电阻小，在分析时常将其理想化，称其所谓的称其所谓的理想运放理想运放。理想运放的条件理想运放的条件oAir0or)uu(Auoo虚短路虚短路uu0iI放大倍数与负载无关。分析多放大倍数与负载无关。分析多个运放级联组合的线性电路时个运放级联组合的线性电路时可以分别对每个运放进行。可以分别对每个运放进行。虚开路虚开路运放工作在线性区的特点运放工作在线性区的特点理想运放的符号理想运放的符号_+u+u-u07.27.2集成运算放大器在信号运算方面的应用集成运算放大器在信号运算方面的应用虚拟短路虚拟短路虚拟断路虚拟断路放大倍数与负载无关，放大倍数与负载无关，

6、可以分开分析可以分开分析。0iIuuu+uo_+uIi信号的放大、运算信号的放大、运算有源滤波电路有源滤波电路运放线运放线性应用性应用比例运算电路比例运算电路作用：作用：将信号按比例放大。将信号按比例放大。类型：类型：同相比例放大和反相比例放大。同相比例放大和反相比例放大。方法：方法：引入深度电压并联负反馈或电压串联引入深度电压并联负反馈或电压串联负反馈。这样输出电压与运放的开环负反馈。这样输出电压与运放的开环放大倍数无关，与输入电压和反馈系放大倍数无关，与输入电压和反馈系数有关。数有关。0uui1=i2foiRuRu1ifouRR1uuo_+RfR1RPuii1i2虚短路虚短路虚开路虚开路1

7、 1、反相输入、反相输入结构特点：结构特点：负反馈引到反相输负反馈引到反相输入端，信号从反相端输入。入端，信号从反相端输入。平衡电阻，使输入端对地平衡电阻，使输入端对地的静态电阻相等，保证静的静态电阻相等，保证静态时输入级的对称性。态时输入级的对称性。RP=R1 /R2uo_+R2R1RPuii1i2电位为电位为0 0，虚地，虚地_+R2R1RPuii1i2反馈方式反馈方式电压并联负反馈电压并联负反馈输出电阻很小！输出电阻很小！2 2、同相输入、同相输入_+RfR1RPuiuou-=u+=ui12RuRuuiioifouRRu)1(1反馈方式：反馈方式：电压串联负反馈。输入电阻高电压串联负反馈

8、。输入电阻高1211RRuuAou虚短路虚短路虚开路虚开路结构特点：结构特点：负反馈引到反负反馈引到反相输入端，信号从同相端相输入端，信号从同相端输入。输入。7.2.27.2.2加法和减法运算电路的构成及输入输加法和减法运算电路的构成及输入输出关系出关系1.1.加法运算加法运算作用：作用：将若干个输入信号之和按比例放大。将若干个输入信号之和按比例放大。类型：类型：同相求和和反相求和。同相求和和反相求和。方法：方法：引入深度电压并联负反馈或电压串联引入深度电压并联负反馈或电压串联负反馈。这样输出电压与运放的开环负反馈。这样输出电压与运放的开环放大倍数无关，与输入电压和反馈系放大倍数无关，与输入电

9、压和反馈系数有关。数有关。1 1、加法运算电路、加法运算电路 R12_+RfR11ui2uoRPui1fPRRRR/12110uuFiii1211)(212111ififouRRuRRui12iFi11R12_+Rf R11ui2uoRPui1调节反相求和电路的某一路信号的输入电阻，不影调节反相求和电路的某一路信号的输入电阻，不影响输入电压和输出电压的比例关系，调节方便。响输入电压和输出电压的比例关系，调节方便。_+RFR1R2ui2uoR3ui1 uu11RuuRuuiFo322RuRuui)(121iifouuRRu 解出解出减法运算减法运算fRR 3例：例：设计一个加减运算电路，设计一个加减运算电路，R RF F=240k=240k，使使u uo o=10=10u ui i1 1+8+8u ui i2 2-20-20u ui i3 3解解:(1)(1)画电路。画电路。系数为负的信号系数为负的信号从反相端输入，从反相端输入，系数为正的信号系数为正的信号从同相端输入。从同相端输入。-R3RF+ui1uoR2R1ui2R4ui3(2)(2)求各电阻值。求各电阻值。-R3RF+ui1uoR2R1ui2R4ui3FRRRRR/3421)(332211RuRuRuRuiiiFok240FRuo=10ui1+8ui2-20ui3k241Rk302Rk123Rk804R