集成运算放大器-复习课件.ppt

A,1,电,路,与,电,子,学,授课教师：黄昉菀,A,2,下,篇,模拟电子技术,第三章,负反馈放大电路,第二章,基本放大电路,第一章,半导体器件,第四章,功率放大电路,第五章,集成运算放大器,第六章,集成直流稳压电源,A,3,第五章,集成运算放大器,集成运算放大器的内部是一个,直接耦合,多级放大电路。,它包括了,输入级,、,中间级,、,输出级,三个部分,能抑制,零点漂移,问,题的,差动放大电路,电压放,大电路,功率放,大电路,u,+,:,同相输入端,u,o,与,u,+,同相,u,-,:,反相输入端,u,o,与,u,-,反相,输入信号可以是,交流信号,也可以,是,直流信号,（直接耦合）,A,u,-,u,+,u,o,_,+,+,V,CC,-,V,CC,+,V,CC,和,-,V,CC,可以忽略不画,A,4,A,U,-,U,+,U,o,_,+,+,V,CC,-,V,CC,集成运算放大器,理想运放的特点：,2,、,开环电压放大倍数,A,uo,U,i,=U,+,-,U,-,U,i,=,U,+,-,U,-,U,o,+,V,CC,-,V,CC,理想运放电压传输特性曲线,U,+,U,-,U,o,=,+,U,om,U,+,U,-,U,o,=,-,U,om,U,i,0,U,i,0,1,、,r,id,r,o,0,r,id,I,+,=,I,-,=,0,=+,V,CC,=,-,V,CC,现实生活中的集成运放达不到这么,高的开环电压放大倍数,A,5,A,U,-,U,+,U,o,_,+,+,V,CC,-,V,CC,集成运算放大器,线性区,非线性区,非线性区,集成运放的应用：,U,i,=,U,+,-,U,-,U,o,+,V,CC,-,V,CC,集成运放电压传输特性曲线,1,、在,线性区,的应用,2,、在,非线性区,的应用,u,i,对,u,o,有控制作用,运算电路,减小,电压放大倍数,应工作在,负反馈,状态下,增大,电压放大倍数,在,开环,或,正反馈,状态下,电压比较器,A,6,一、集成运放在线性区的应用,运算电路：,反相比例运算、同相比例运算、加法运算、减法运算,R,f,接在,U,-,和,U,o,之间,负反馈,状态,问题：如何区分？,运算电路,反相比例运算电路,同相比例运算电路,加法运算,减法运算,A,7,一、集成运放在线性区的应用,运算电路：,反相比例运算、同相比例运算、加法运算、减法运算,区分方法：,看输入信号,反相比例运算,同相比例运算,反相加法运算,同相加法运算,输入信号,单一信号,多个信号,从,U,-,输入,从,U,+,输入,全部从,U,-,输入,全部从,U,+,输入,一个从,U,-,输入，另一个从,U,+,输入,减法运算,R,f,接在,U,-,和,U,o,之间,负反馈,状态,A,8,反相比例运算电路,同相比例运算电路,反相加法运算电路,同相加法运算电路,减法运算电路,要求掌握：,1,、,U,O,的计算,2,、平衡电阻的计算,A,9,A,U,o,_,+,R,2,R,f,R,1,U,i,反相比例运算电路,i,f,o,U,R,R,U,1,?,?,当,R,f,=,R,1,时，,U,o,=,-,U,i,问题：,R,2,=,？,集成运放的输入端是差动放大电路,要求两个输入端,完全对称,R,2,称为,输入平衡电阻,=,另一个输入端,除源后的等效电阻,R,2,=,R,1,/,R,f,反相器,A,10,A,U,o,_,+,R,2,R,f,R,1,U,i,同相比例运算电路,?,?,?,U,R,R,U,f,o,),1,(,1,当,R,f,=0,、,R,1,=,时,开路,短路,A,U,o,_,+,U,i,U,o,=U,i,电压跟随器,i,f,U,R,R,),1,(,1,?,?,A,11,A,U,o,_,+,R,4,R,f,R,1,U,i,1,R,2,R,3,U,i,2,U,i,3,反相加法运算电路,),(,3,3,2,2,1,1,i,f,i,f,i,f,o,U,R,R,U,R,R,U,R,R,U,?,?,?,?,),(,),(,),(,3,3,2,2,1,1,i,f,i,f,i,f,U,R,R,U,R,R,U,R,R,?,?,?,?,?,?,叠加原理,当,R,f,=,R,1,=,R,2,=,R,3,时,U,o,=,-,（,U,i,1,+,U,i2,+,U,i3,）,反相求和,平衡电阻,R,4,R,1,/,R,2,/,R,3,/,R,f,U,i,1,单独作用,U,i,2,单独作用,U,i,3,单独作用,A,12,A,U,o,_,+,R,1,R,f,R,0,U,i,1,R,2,R,3,U,i,2,U,i,3,R,4,同相加法运算电路,P,i,i,i,f,R,R,U,R,U,R,U,R,R,),)(,1,(,3,3,2,2,1,1,0,?,?,?,?,R,P,R,1,/,R,2,/,R,3,/,R,4,同相比例运算,U,+,?,?,?,U,R,R,U,f,o,),1,(,0,问题：,U,+,=?,U,+,R,1,R,2,R,3,R,4,-,+,-,+,-,+,U,i,1,U,i,2,U,i,3,两节点电压公式,4,3,2,1,1,2,1,2,1,1,1,1,1,1,R,R,R,R,R,U,R,U,R,U,U,i,i,i,?,?,?,?,?,?,?,A,13,A,U,o,_,+,R,1,R,f,R,0,U,i,1,R,2,R,3,U,i,2,U,i,3,R,4,同相加法运算电路,P,i,i,i,f,R,R,U,R,U,R,U,R,R,),)(,1,(,3,3,2,2,1,1,0,?,?,?,?,R,P,R,1,/,R,2,/,R,3,/,R,4,同相比例运算,U,+,?,?,?,U,R,R,U,f,o,),1,(,0,问题：,U,+,=?,两节点电压公式,输入端电阻平衡条件：,R,0,/,R,f,R,1,/,R,2,/,R,3,/,R,4,4,3,2,1,1,2,1,2,1,1,1,1,1,1,R,R,R,R,R,U,R,U,R,U,U,i,i,i,?,?,?,?,?,?,?,A,14,A,U,o,_,+,R,3,R,f,R,1,U,i,1,R,2,U,i,2,减法运算,1,1,2,3,2,3,1,),1,(,i,f,i,f,o,U,R,R,U,R,R,R,R,R,U,?,?,?,?,),(,),1,(,1,1,2,3,2,3,1,i,f,i,f,U,R,R,U,R,R,R,R,R,?,?,?,?,?,U,i,1,单独作用,U,+,U,+,U,i,2,单独作用,叠加原理,A,15,集成运放的应用,总结,：,1,、在,线性区,的应用,运算电路,在,负反馈,状态,反相比例运算,同相比例运算,反相加法运算,同相加法运算,输入信号,单一信号,多个信号,从,U,-,输入,从,U,+,输入,全部从,U,-,输入,全部从,U,+,输入,一个从,U,-,输入，另一个从,U,+,输入,减法运算,要求掌握：,1,、,U,O,的计算,2,、平衡电阻的计算,A,16,9-5,A,1,:,反相加法运算,A,2,:,同相比例运算,A,3,:,减法运算,2,6,24,?,?,）,（,6,3,24,?,?,?,叠加原理,6,4,24,?,?,+,+,U,O1,=,=4V,),3,(,),4,4,1,(,2,?,?,?,?,O,U,=,-,6V,01,12,6,U,?,?,+,U,O3,=,02,),12,6,1,(,U,?,?,=,-,11V,平衡电阻,R,R,6,/,3,/,4,/,24,A,17,二、集成运放在非线性区的应用,开环或正反馈,状态,电压放大倍数非常大,U,+,U,-,U,o,=,+,U,om,U,+,U,-,U,o,=,-,U,om,U,i,0,U,i,0,U,i,=U,+,-,U,-,U,o,电压传输特性曲线,+,U,om,-,U,om,A,U,-,U,+,U,o,_,+,+,V,CC,-,V,CC,令,U,i,=U,+,-,U,-,=+,V,CC,=,-,V,CC,若在一个输入端输入一个,变化电压,在另一个输入端输入一个,固定电压,可以根据输出值，比较其大小,电压比较器,基准电压或门限电压,U,R,A,18,二、集成运放在非线性区的应用,开环或正反馈,状态,电压比较器,：过零比较器、任意电压比较器、迟滞电压比较器,A,u,o,_,+,R,2,R,1,u,i,U,-,=0,u,i,0,U,o,=,+,U,om,u,i,0,U,o,=,-,U,om,门限电压,U,R,U,+,=,u,i,被比较电压,U,+,U,-,U,+,U,-,u,i,u,o,+,U,om,-,U,om,A,19,二、集成运放在非线性区的应用,开环或正反馈,状态,电压比较器,：过零比较器、任意电压比较器、迟滞电压比较器,u,i,U,R,U,o,=,-,U,om,u,i,U,R,U,o,=,+,U,om,U,+,=U,R,门限电压,U,R,U,-,=,u,i,被比较电压,U,-,U,+,U,-,U,+,A,u,o,_,+,R,2,R,1,u,i,U,R,u,i,u,o,电压传输特性曲线,+,U,om,-,U,om,U,R,如果希望,得到不同的,输出,值，可以在输出端加上由,稳压管,构成的,限幅电路,。,A,20,A,u,o,_,+,R,2,R,1,U,R,u,i,R,D,Z1,D,Z2,限幅,电路：一个限流电阻和两个反相,串联的稳压管构成,u,i,U,R,u,i,U,R,U,+,U,-,U,+,U,-,U,o,=,+,U,om,U,o,=,-,U,om,D,Z1,正向导通,D,Z2,反向击穿,D,Z1,反向击穿,D,Z2,正向导通,U,o,=+U,Z,U,o,=,-,U,Z,加上限幅电路后，输出电压将固定在,U,Z,A,21,二、集成运放在非线性区的应用,开环或正反馈,状态,电压比较器,：过零比较器、任意电压比较器、迟滞电压比较器,工作在,开环,状态（无反馈）,缺点：,抗干扰能力,较差,工作在,正反馈,状态,R,f,接在,U,+,和,U,o,之间,U,+,=U,R,门限电压,U,-,=,u,i,被比较电压,A,u,o,_,+,R,2,R,1,u,i,U,R,R,f,迟滞电压比较器,受控于,u,o,=,+,U,om,=,-,U,om,特点：,存在两个门限电压,双门限,电压比较器,A,22,A,u,o,_,+,R,2,R,1,u,i,U,R,R,f,迟滞电压比较器,集成运放的特点：,I,+,=,I,-,=,0,I,+,I,-,R,2,和,R,f,是,串联,关系,分压公式：,O,f,R,u,R,R,R,U,?,?,2,2,当,U,o,=,+,U,om,时,）,（,om,2,2,U,R,R,R,U,f,R,?,?,?,=,U,TH,上门限电压,当,U,o,=,-,U,om,时,）,（,om,2,2,U,R,R,R,U,f,R,?,?,?,=,U,TL,下门限电压,A,23,A,u,o,_,+,R,2,R,1,u,i,U,R,R,f,迟滞电压比较器,u,i,U,TL,假设在,t,=0,时，,u,o,=,+,U,om,，,U,R,=U,TH,u,i,U,TH,U,-,U,+,U,o,=,-,U,om,u,o,U,R,=U,TL,u,i,U,TL,U,-,U,+,U,o,=,+,U,om,U,TH,U,R,=U,TH,使得相邻两个跳变点,之间的,回差变大,，提,高了抗干扰的能力。,A,24,A,u,o,_,+,R,2,R,1,u,i,U,R,R,f,迟滞电压比较器,u,i,U,TL,假设在,t,=0,时，,u,o,=,-,U,om,，,U,R,=U,TL,u,i,U,TH,U,-,U,+,U,o,=,-,U,om,u,o,U,R,=U,TL,u,i,U,TL,U,-,U,+,U,o,=,+,U,om,U,TH,U,R,=U,TH,A,25,u,i,U,TL,u,o,U,TH,假设在,t,=0,时，,u,o,=,-,U,om,u,i,U,TL,u,o,U,TH,假设在,t,=0,时，,u,o,=,+,U,om,当,u,i,从,大,小,时，在,U,TL,处跳变,原理,：,-,U,om,+,U,om,当,u,i,从,小,大,时，在,U,TH,处跳变,+,U,om,-,U,om,A,26,u,i,U,TL,u,o,U,TH,假设在,t,=0,时，,u,o,=,+,U,om,当,u,i,从,大,小,时，在,U,TL,处跳变,原理,：,-,U,om,+,U,om,当,u,i,从,小,大,时，在,U,TH,处跳变,+,U,om,-,U,om,u,i,u,o,电压,传输特性,曲线,U,TH,U,TL,描述,u,i,和,u,o,的关系,-,U,om,+,U,om,A,27,2,、在,非线性区,的应用,电压比较器,在,开环,或,正反馈,状态,集成运放的应用,总结,：,任意电压比较器,迟滞电压比较器,单门限,U,R,双门限,U,TH,、,U,TL,要求掌握：,1,、门限电压的计算,2,、已知,u,i,波形，会画,u,o,波形,3,、电压传输特性曲线的画法,A,28,9-26,画出输出波形,当,u,i,3,时，,u,0,=,-6V,-6,+6,u,0,U,R,=U,TL,跳变之后，,u,0,=,6V,U,R,=U,TH,A,29,9-27(b),画出输出波形,A,u,o,_,+,10K,?,u,i,U,R,迟滞电压比较器,10K,?,100K,?,1V,u,i,在,正反馈,状态下,集成运放的特点：,I,+,=,I,-,=,0,I,+,I,-,10K,?,和,100K,?,是,串联,关系,双门限,U,R,受,u,o,和,1V,共同影响,利用,叠加原理,：,当,1V,单独作用时：,V,U,R,1,100,10,100,?,?,?,5V,-5V,A,30,9-27(b),画出输出波形,A,u,o,_,+,10K,?,u,i,U,R,迟滞电压比较器,10K,?,100K,?,1V,在,正反馈,状态下,集成运放的特点：,I,+,=,I,-,=,0,I,+,I,-,10K,?,和,100K,?,是,串联,关系,双门限,U,R,受,u,o,和,1V,共同影响,利用,叠加原理,：,当,1V,单独作用时：,V,U,R,1,100,10,100,?,?,?,当,u,o,单独作用时：,o,R,u,U,?,?,?,100,10,10,u,i,5V,-5V,A,31,9-27(b),画出输出波形,A,u,o,_,+,10K,?,u,i,U,R,10K,?,100K,?,1V,o,R,u,V,U,?,?,?,?,?,?,100,10,10,1,100,10,100,当,u,o,=,+,10V,时,V,U,R,82,.,1,?,=,U,TH,当,u,o,=,-,10V,时,=,U,TL,V,U,R,0,?,u,o,u,i,5V,-5V,1.82V,10V,