第七章1-集成运放的线性应用-讲

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1、(5-1) 第七章第七章(1) (1) 集成运放的线性应用集成运放的线性应用7.0 集成运放的集成运放的回顾回顾7.1 运放工作在线性区时的特点运放工作在线性区时的特点7.2 信号的运算电路信号的运算电路7.3 有源滤波器有源滤波器7.4 电压源、电流源与电压、电电压源、电流源与电压、电流、电阻的测量流、电阻的测量(5-2)-UEE+UCCERCT1RCT2T5T6RC3RE2RC4RE3T7T9T8RE4RE5T11T10RL第第4 4级：互补对称射极跟随器级：互补对称射极跟随器差动放大器差动放大器第第2级级第第1级：级：差动放大器差动放大器第第3级：级：单管放大器单管放大器+集成运放内部结

2、构（举例）集成运放内部结构（举例）极极性性判判断断(5-3)集成运放的结构框图集成运放的结构框图(5-4) 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 od 很很大大: 104 107理想运放：理想运放： ri KCMMRR ro 0 0Aod 运放符号：运放符号：uu+ uo u u+ uoAo国际符号国际符号国内符号国内符号(5-5)一、开环差模电压放大倍数一、开环差模电压放大倍数Aod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Aod为

3、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。三、差模输入电阻三、差模输入电阻ridri1M , 有的可达有的可达100M 以上。以上。四、输出电阻四、输出电阻roro =几几 -几十几十 。 集成运放的主要性能指标集成运放的主要性能指标(5-6)五、最大共模输入电压五、最大共模输入电压UIcmax六、最大差模输入电压六、最大差模输入电压UIdmax七、七、-3dB带宽带宽fH运放是直流放大器，运放是直流放大器， 也可放大低频信号，也可放大低频信号，不适用于高频信号。不适用于高频信号。还有其他一些反映运放对称性、零漂、温漂还有其他一些

4、反映运放对称性、零漂、温漂等的参数。不再一一介绍。等的参数。不再一一介绍。关于集成运放的应用下面分三个章节介绍。其中关于集成运放的应用下面分三个章节介绍。其中运放都是作为理想运放来处理。运放都是作为理想运放来处理。(5-7)uiuo+UOM-UOMAod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_+AoCoOMEuUmax例：若例：若UOM=12V，Aod=106， 则则|ui|12 V时，运放时，运放 处于线性区。处于线性区。线性放大区线性放大区7.1 运

5、放工作在线性区时的特点运放工作在线性区时的特点(5-8)由于运放的开环放大倍数很大，输入电阻高，由于运放的开环放大倍数很大，输入电阻高，输出电阻小，在分析时常将其理想化，称其所输出电阻小，在分析时常将其理想化，称其所谓的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一、在分析信号运算电路时对运放的处理一、在分析信号运算电路时对运放的处

6、理(5-9)二、分析运放组成的线性电路的出发点二、分析运放组成的线性电路的出发点虚短路虚短路虚开路虚开路放大倍数与负载无关，放大倍数与负载无关，各级电路可以分开分析各级电路可以分开分析。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(5-10)三、三、 集成运放的两个工作区集成运放的两个工作区 线性放大区：曲线的斜率为电压放大倍数线性放大区：曲线的斜率为电压放大倍数 非线性区：非线性区： 输出电压只有两种可能，输出电压只有两种可能，UOM和和-UOM(5-11)（1）运放工作在线性放大区的特点）运放工作在线性放大区的特点1.1.当运

7、放工作在线性放大区时：当运放工作在线性放大区时： 引入（深度）负反馈引入（深度）负反馈集成运放的差模开环放大倍数集成运放的差模开环放大倍数A AOdOd有：有：其中其中A AOdOd非常高非常高 140dB 140dB 因而有：因而有：U UP P-U-UN N0 0 或或 U UP PU UN N “虚短虚短”又因为：又因为：则：则： “ “虚断虚断” ” IIUiRidU U0 0 = A= AOdOd(U(UP P-U-UN N) )0IIU U0 0 = A= AOdOd(U(UP P-U-UN N) )1.1.当运放工作在线性放大区时：当运放工作在线性放大区时： 引入（深度）负反馈引

8、入（深度）负反馈集成运放的差模开环放大倍数集成运放的差模开环放大倍数A AOdOd有：有：其中其中A AOdOd非常高非常高 140dB 140dB 因而有：因而有：U UP P-U-UN N0 0 或或 U UP PU UN N “虚短虚短”又因为：又因为：则：则： “ “虚断虚断” ” IIUiRid0II(5-12)（2）运放工作在非线性区的特点）运放工作在非线性区的特点1.1.当运放工作在非线性区时：当运放工作在非线性区时： 电路必须开环或者引入正反馈电路必须开环或者引入正反馈 集成运放的差模开环放大倍数集成运放的差模开环放大倍数A AOdOd ，则两个输入端，则两个输入端只要有无穷小

9、的输入差值电压，输出电压就可以达到最大值或只要有无穷小的输入差值电压，输出电压就可以达到最大值或最小值，即输出电压与输入电压不再是线性关系，此时的电压最小值，即输出电压与输入电压不再是线性关系，此时的电压传输关系为：传输关系为：(5-13)由此时的电压传输关系可以看出由此时的电压传输关系可以看出 (1)(1)当：当：U UP PU UN N时，时， U UO O = +U = +UOMOM 当：当：U UP PU UN N时时, U, UO O = -U = -UOMOM (2)(2)又由于又由于 则：则： “ “虚断虚断”IIUiRid0II(5-14)7.2.1 比例运算电路比例运算电路作

10、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放大倍负反馈。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数有关。数无关，与输入电压和反馈系数有关。7.2 信号的运算电路信号的运算电路(5-15)0uui1= i221RuRuoi121RRuuAouuo_+ + R2R1RPuii1i21. 放大倍数放大倍数虚短路虚短路虚开路虚开路一、反相比例运算电路一、反相比例运算电路结构特点：结构特点：负反馈引到反相输负反馈引到

11、反相输入端，信号从反相端输入。入端，信号从反相端输入。虚地虚地(5-16)2. 电路的输入电阻电路的输入电阻ri=R1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为保证一定的输入为保证一定的输入电阻，当放大倍数电阻，当放大倍数大时，需增大大时，需增大R2，而大电阻的精度差，而大电阻的精度差，因此，因此，在放大倍数在放大倍数较大时，该电路结较大时，该电路结构不再适用。构不再适用。(5-17)4. 共模电压共模电压02uu电位为电位为0 0，虚地，虚地输入