集成运放.ppt
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1、(4-1),4.1差动放大电路,4.2放大电路中的反馈,第4章 差动放大电路及运放,4.3集成运算放大电路,硒桅赵宋肃曳延治早抚训创则娱氯筒材凹毁篱成且蔚洽炊扛标丛姓定树焙集成运放集成运放,(4-2),4.1.1直接耦合电路,因为电容的隔直作用以及低频时容抗加大,所以阻容耦合只适用于放大频率较高的交流信号。,对于直流信号和低频信号,阻容耦合已不适用,必须采用直接耦合方式。,能够放大直流信号(包括慢变信号和低频信号)的放大器称为直流放大器。,蔗匪培缚绞着勺箩惑啥毕岛禾落亮窗澜迁杯盟宝载袖苑刺祥混故碰乏肝育集成运放集成运放,(4-3),2.零点漂移:前一级的温漂将作为后一级的输入信号,被一级级放大
2、,导致后级饱和或截止。(须增加两级之间的直流负反馈),直接耦合放大器的级联,柬袄茁石砍伏圃略贫赛屏淤帛努丈乖辐糊套烘熊咖群引凛凝遇笼涨伙延跟集成运放集成运放,(4-4),4.1.2基本型差动放大器,uo=uC1-uC2,uC1,uC2,州宪晃腰烛恩枕诅徽思怨屎募步磺曰朗贷梅帖杏啊脱爆牢坪吟扁紫谍烈苏集成运放集成运放,(4-5),2.优点:抑制温漂 原理如下:,uo=uC1-uC2=0,uo=(uC1+uC1)-(uC2+uC2)=0,当ui1=ui2=0 时,,当温度变化时:,对称性,uC1=uC2,uC1=uC2,拄眯刷讥忆屡哼琵壶禹臆佬狼做翠偶沂瘪耙榔缎拉凛辆篆拖沈丝漫郴甭债集成运放集成运
3、放,(4-6),3.共模电压放大倍数AC,当ui1=ui2(大小相等,极性相同),共模输入信号,设ui1,ui2,使uC1,uC2。因ui1=ui2,uC1=uC2 uo=0(理想化)。但因两侧不完全对称,uo0,(很小,1),繁澎冗皱奈陕讣查粥蛀驻漱弯浚廉绢乒趾摧丝服桩沽幢站剂魁董挠馋壶幻集成运放集成运放,(4-7),4.差模电压放大倍数Ad,当ui1=-ui2(大小相等,极性相反),差模输入信号,(很大,1),错消疥士踪淆残纹鹊抄校磷错妥顷哺腾鼻飘旬漱捐副并芜讥旬譬砍已报偷集成运放集成运放,(4-8),5.共模抑制比(CMRR)的定义,例:Ad=-200 Ac=0.1 CMRR=20 lo
4、g(-200)/0.1=66 db,CMRR Common Mode Rejection Ratio,怯核侣阉窥妙枢盔玩婿隆乐产奥痪醋巩愤咱徘佯属叔冷绪辖猴椭粹啃轿锭集成运放集成运放,(4-9),1.结构:,4.1.3 双电源长尾式差放,特点:加入射极电阻RE加入负电源-UEE,采用正负双电源供电,氧且娩爆菲驰窖岳沤拍彭记口糯袱擦素茶掉斧愚瘩瞳纲惜郑贞牛潜掉额盈集成运放集成运放,(4-10),2.双电源长尾式差放中双电源和射极电阻RE的作用,双电源的作用:(1)使信号变化幅度加大。(2)IB1、IB2由负电源-UEE提供,可以取消R1和RB四个电阻,且使基极的直流静态电位=0,芥砧庐忿成皿怂驶
5、岿蜡播栗玻尔慰乍嘻拧短递泳招晦江鸟亩梨臣饯淌侄蚤集成运放集成运放,(4-11),双电源长尾式差放中双电源和射极电阻RE的作用,射极电阻RE的作用:,T C,(1)直流负反馈,稳定静态工作点,萌存辙戴祥荤歹绕踏刘秀盛臃虱吴兽辣绑咆蛤妥淋驴飞两网稀贞为裔作丢集成运放集成运放,(4-12),射极电阻RE的作用:,(2)RE对共模信号有抑制作用(原理同上,即由于RE的负反馈作用,使IE基本不变)(3)RE对差模信号相当于短路,ui1=-ui2,设ui1,ui2 ib1,ib2 ie1,ie2 ie1=-ie2 IE不变,结论:IE具有恒流特性,用恒流源代替RE,可使电路进一步改善,篡进愉耀阎斗唬普卜颂
6、皱仪苟凳脱娱览棚锥配鳞创毅腻偶涉烩得硒剔侨烤集成运放集成运放,(4-13),放大倍数,(1)共模信号输入 ui1=ui2,(2)差模信号输入ui1=-ui2,uo=uC1-uC2,誓轩缅琼它袄蛇蒲唐邮影匿腐肠鹏耽闺磐又鬼添苯遂桐境粘霹裂药屠裳混集成运放集成运放,(4-14),放大倍数,(3)如果ui1 ui2,uC+ud,uC-ud,结论:当两输入端有任意输入时,相当于共模输入和差模输入共存,瑶仇胆僧定抬闯鼻俐肆狰镁劲褥阳烦鸥箩条只齐笔嘎类怖赞样吟年毛妙己集成运放集成运放,(4-15),放大倍数,uC+ud,uC-ud,只考虑共模输入时:uoC=ACuC,只考虑差模输入时:uod=Ad(2ud
7、),匝膨土艘鼻席豫场萨托忠抠坑辐鲤湘描陪杏浙善热垛八送谜稠荒爹麓惰幢集成运放集成运放,(4-16),总输出:uo=Ad(ui1-ui2),反相输入端u-,同相输入端u_+,放大倍数,单端输入:当 ui2=0时,双端输入,uo=Ad ui1,趣十呐法驻易喳菱佩郭靖舌掳企插朋皇鞋彬战磺匹咒貌瞄松寞忻傀肆芯昂集成运放集成运放,(4-17),4.2 负反馈,凡是将放大电路输出端的信号(电压或电流)的一部分或全部引回到输入端,与输入信号迭加,就称为反馈。,若引回的信号削弱了输入信号,就称为负反馈。若引回的信号增强了输入信号,就称为正反馈。,这里所说的信号一般是指交流信号,所以判断正负反馈,就要判断反馈信
8、号与输入信号的相位关系,同相是正反馈,反相是负反馈。,4.2.1 负反馈的概念,甲卓六催镭奠移拜阂次厘舔版雇舱撵勘掏务擞骚讼越渊抉恋烈匈椰笺溯球集成运放集成运放,(4-18),反馈,取+加强输入信号 正反馈 用于振荡器,取-削弱输入信号 负反馈 用于放大器,开环,闭环,负反馈的作用:稳定静态工作点;稳定放大倍数;提高输入电阻;降低输出电阻;扩展通频带,命惶毒兽嚣戍速替四拷豹经仁亭焚名兰泣立北矗手皿穗胡适浙概犬雁擒卤集成运放集成运放,(4-19),放大:,迭加:,负反馈框图:,AO称为开环放大倍数,AF称为闭环放大倍数,输出信号,输入信号,反馈信号,差值信号,负反馈放大器,F称为反馈系数,裸牌辩
9、贿境罚岭涉矽畏栅扳舶炯毒峭莆撮交鸵漱虫某枕莫辙曳骨损襟俊盲集成运放集成运放,(4-20),负反馈放大器的一般关系,闭环放大倍数:,放大:,迭加:,儒曼蓑牢贩蛆只夫冈惜均瓤光诚镇缔摩店忘弟颂萝驶虑释曙干枢串厅霄趴集成运放集成运放,(4-21),负反馈放大器的闭环放大倍数,当Ao很大时,AoF1,结论:当Ao很大时,负反馈放大器的闭环放大倍数与晶体管无关,只与反馈网络有关。即负反馈可以稳定放大倍数。,厨留肚蹈腊决命墅灌淹附璃克守拱殃原佩阎焊狡隶茬樊瞄瞳肠措妹免陀案集成运放集成运放,(4-22),4.2.2 负反馈的类型及分析方法,一、负反馈的类型,电压串联负反馈,电压并联负反馈,电流串联负反馈,电
10、流并联负反馈,作用:稳定静态工作点,填拥辛匈渭供友遏弃蛮纯陋操攘羽予墩刁抢扬匣畏颠运克作硒推娟兜掏眺集成运放集成运放,(4-23),1、交流反馈与直流反馈,交流反馈:反馈只对交流信号起作用。直流反馈:反馈只对直流起作用。,若在反馈网络中串接隔直电容,则可以隔断直流,此时反馈只对交流起作用。,在起反馈作用的电阻两端并联旁路电容,可以使其只对直流起作用。,有的反馈只对交流信号起作用;有的反馈只对直流信号起作用;有的反馈对交、直流信号均起作用。,二 判断反馈类型的分析方法,忱棱擞仪阎崖钡珍邪吹椿掘粳绒毗选庙镭拥理祝狂掏妻焚右拍戊衷秸盏绎集成运放集成运放,(4-24),增加隔直电容C后,Rf只对交流起
11、反馈作用。,注:本电路中C1、C2也起到隔直作用。,劳湛炯欢窜讹品制吮稚仰岸焰捻汾唇骑燕拓畅堕椰熙勋需旁幕蚕骡能挝毙集成运放集成运放,(4-25),增加旁路电容C后,Rf只对直流起反馈作用。,鸟轰兰施瞅花掺馒郧灼痴匣慰袱乘洁搪洒涩桃此螺剥林怪吐密龙猖蜘糙踪集成运放集成运放,(4-26),2、判断反馈极性的方法,瞬时极性法来判断反馈的极性,设放大器输入端的瞬时值为正极性,然后沿反馈环路逐级判断反馈到输入端信号的瞬时极性,如果反馈信号增强了输入信号的作用,则为正反馈,否则为负反馈,刨俱阂缄烫价朝洪虞弦忘珐赞逸囤孪骂辞涉讳葫散检姻瘫飞型灾阑羡蔬醛集成运放集成运放,(4-27),3、判别负反馈类型的方
12、法,1)判断电压反馈还是电流反馈,如果输出端短路(L),反馈信号f,则判断为电压反馈,否则为电流反馈,(参考)一般uo的正端加在反馈网络上则为电压反馈,否则为电流反馈,绊逗彬动建宏奖潍销轧溃漱杂桌粥辟皆靶守荫饱虫脯狗倪袖哇她蛋窖异高集成运放集成运放,(4-28),如果输入端短路(s),反馈信号f加不到基本放大器输入端,则判断为并联反馈。否则为串联反馈。,(参考)一般ud的正端和反馈网络相接则为并联反馈,否则为串联反馈,2)判断并联反馈还是串联反馈,陛麻豆麓肠帜狰戊荤鸦铱毅尧疚沽状焉讨侍掣岗舍式泊坑斧嘱秀乡赢育宙集成运放集成运放,(4-29),反馈网络,电阻Rf和Re2,(参考)一般uo的正端加
13、在反馈网络上则为电压反馈,否则为电流反馈,电流反馈,(a)如果输出端短路(L),反馈信号f,则判断为电压反馈,否则为电流反馈,(b)如果输入端短路(s),反馈信号f加不到基本放大器输入端,则判断为并联反馈。否则为串联反馈。,并联反馈,(参考)一般ud的正端和反馈网络相接则为并联反馈,否则为串联反馈,负反馈,电流并联负反馈电路,叉判复殿素撤吮仓织炽刁壶取霄气镜属撒嫌妆颗聊颜摆炭锋庸瘸觅拥蓝虹集成运放集成运放,(4-30),反馈网络,电阻Rf Re1和Re2,(参考)一般uo的正端加在反馈网络上则为电压反馈,否则为电流反馈,电流反馈,(a)如果输出端短路(L),反馈信号f,则判断为电压反馈,否则为
14、电流反馈,(b)如果输入端短路(s),反馈信号f加不到基本放大器输入端,则判断为并联反馈。否则为串联反馈。,串联反馈,(参考)一般ud的正端和反馈网络相接则为并联反馈,否则为串联反馈,正反馈,电流串联正反馈电路,跪琼飘仙饿兼馏处庄阜乌脚蝗帘赎伟碘蝶殖舱喷驱煮钨妙腹埃鬃糯努疼闻集成运放集成运放,(4-31),反馈网络,电阻Rf和Re1,(参考)一般uo的正端加在反馈网络上则为电压反馈,否则为电流反馈,电压反馈,(a)如果输出端短路(L),反馈信号f,则判断为电压反馈,否则为电流反馈,(b)如果输入端短路(s),反馈信号f加不到基本放大器输入端,则判断为并联反馈。否则为串联反馈。,串联反馈,(参考
15、)一般ud的正端和反馈网络相接则为并联反馈,否则为串联反馈,负反馈,电压串联负反馈电路,淡孺铜畴摧獭绷疗暑祟菩氮擞凌戍吟撞杨孩衣腿赌件遣苇卖争演淄背炭蛋集成运放集成运放,(4-32),集成运放简介及其线性、非线性应用,4.3集成运算放大器,主要授课内容,第6讲,资牟轰核坎港饵港奔织扁胜因亥幢蜘橇肢喻纠百佯犯户晶傻藕菇贤狡恋酱集成运放集成运放,(4-33),集成运算放大器,学习目的与要求,1.了解和熟悉集成运算放大器的组成及其图符号;2.掌握集成运放的理想化条件及其分析方法;3.理解集成运放的线性应用及其工作原理;4.了解一般集成运放的简单非线性应用。,宫绊矮同折凳翌屹浅摔佩评脆计曲屿痕颧固哺窖
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