4-集成运算放大电路

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第4章 集成运算放大电路课后习题及答案

第4章 集成运算放大电路课后习题及答案

第4章 集成运算放大电路一 填空题1、集成运放内部电路通常包括四个基本组成部分,即、、和。

2、为提高输入电阻,减小零点漂移,通用集成运放的输入级大多采用_________________电路;为了减小输出电阻,输出级大多采用_________________ 电路。

3、在差分放大电路发射极接入长尾电阻或恒流三极管后,它的差模放大倍数将 ud A ,而共模放大倍数将 ,共模抑制比将 。

uc A CMR K 4、差动放大电路的两个输入端的输入电压分别为和,则差mV 8i1-=U mV 10i2=U 模输入电压为 ,共模输入电压为 。

5、差分放大电路中,常常利用有源负载代替发射极电阻,从而可以提高差分放大电e R 路的 。

6、工作在线性区的理想运放,两个输入端的输入电流均为零,称为虚______;两个输入端的电位相等称为虚_________;若集成运放在反相输入情况下,同相端接地,反相端又称虚___________;即使理想运放器在非线性工作区,虚_____ 结论也是成立的。

7、共模抑制比K CMR 等于_________________之比,电路的K CMR 越大,表明电路__________越强。

答案:1、输入级、中间级、输出级、偏置电路;2、差分放大电路、互补对称电路;3、不变、减小、增大;4、-18mV, 1mV ;5、共模抑制比;6、断、短、地、断;7、差模电压放大倍数与共模电压放大倍数,抑制温漂的能力。

二 选择题1、集成运放电路采用直接耦合方式是因为_______。

A .可获得很大的放大倍数B .可使温漂小C .集成工艺难以制造大容量电容2、为增大电压放大倍数,集成运放中间级多采用_______。

A . 共射放大电路 B. 共集放大电路 C. 共基放大电路3、输入失调电压U IO 是_______。

A .两个输入端电压之差B .输入端都为零时的输出电压C .输出端为零时输入端的等效补偿电压。

集成运算放大电路

集成运算放大电路

iL
uI R1
(2) 悬浮负载电压—电流变换器 悬浮负载电压—电流变换器电路如图27所示。
(a)反相电压—电流变换器
(b)同相电压—电流变换器
图27 悬浮负载的电压—电流变换器
图27(a)是一个反相电压—电流变换器,它是一个电流并联负反馈电 路,它的组成与反相放大器很相似,所不同的是现在的反馈元件(负载) 可能是一个继电器线圈或内阻为RL的电流计。流过悬浮负载的电流为
(a)基本电路
图28 电流—电压变换器
(b)典型电路
图28(a)是一个基本的电流—电压变换器,根据集成运放的“虚断”和 “虚地”概念,有 和 ,故
u 0
,从而有
i 0
i F 是一个经常用在光电转换电路中的典型电路。图中 iI 图28(b) V是光电二 极管,工作于反向偏置状态。
O F F I F 根据集成运放的“虚断”和“虚地”概念可得
u u 0 i i 0 iI iF
uO uI R1 RF RF uO uI R1
2. 同相比例运算电路 同相比例运算电路如图21所示。
图21同相运算电路 由虚短、虚断可得:
u u uI i i 0 i1 i F
RF u O (1 )u I R1
RF RX
4. 测量放大器 测量放大器电路如图33所示
图33 测量放大电路
由图33可知: (1) 热敏电阻 和R组成测量电桥。当电桥平衡时 信号,故输出 ,相当于共模
Rt ,若测量桥臂感受温度变化后,产生与 相应的微小
u S1 u S,这相当于差模信号,能进行有效地放大。 信号变化 uO 0 2
③ 不接基准电压,即 称为过零比较器。

【2024版】电子技术基础-第4章

【2024版】电子技术基础-第4章

( a)
( b)
( c)
非线性集成电路
3
( d)
( e)
(a)为圆壳式
(b)为双列直插式 (c)为扁平式 (d)为单列直插式 (e)为菱形式
( a)
( b)
( c)
( d)
( e)
4
4.1 直接耦合放大电路
两级直接耦合放大电路如图4-1所示
图4 –1 两级直接耦合放大器电路
5
4.1.1 直接耦合放大器和组成及其零点漂移现 象
KCMR20lgAuddB Au c
15
4.2 集成运算放大电路概述
1.集成运放电路的组成及各部分的作用
集成运算放大器实质上是一种双端输入、单端输出,具有高 增益,高输入阻抗、低输出阻抗的多极直接耦合放大电路。
当给他施加不同的反馈网络时,就能实现模拟信号的多种数 学运算功能(如比例、求和、求差、积分、微分……),故被称 为集成运算放大电路,简称集成运放。
1.零点漂移现象 当输入电压为0时,由于温度等原因,输出电压uo≠0。 并且随温度的变化而变化。 输入信号为0,而输出信号不为0的现象称为零点漂移简称 零漂 ( zero drift )。
图4-2 直接耦合放大电路的零点漂移
6
2.产生零点漂移的原因
产生零点漂移的原因很多,如温度的变化(包括环境温 度的变化及三级管工作时由于管耗引起的结温变化),电源 电压的波动以及电路元件以及电路元件参数的变化等,都会 引起放大电路的零点漂移。其中又以温度的变化使三级管参 数随之变化引起的漂移最为严重。当温度上升时,将引起 ICBO及β增大,Ube减小。从而使静态工作点Q上移,集电极电 流IC增加,产生零点漂移现象。
(3)输出信号的响应参数 在书的69页,不再列出。

集成运算放大电路组成

集成运算放大电路组成

集成运算放大电路组成以集成运算放大电路组成为标题,我们来探讨一下这个话题。

集成运算放大电路(Operational Amplifier,简称Op-Amp)是一种常见的电子器件,广泛应用于各种电子设备中。

它由多个晶体管和电阻等元件组成,具有高增益、低失真等特点,是现代电子电路中不可或缺的一部分。

集成运算放大电路主要由四个部分组成:输入端、输出端、电源端和反馈回路。

输入端通常有两个,一个是非反相输入端(+),另一个是反相输入端(-)。

输出端则是通过一个输出电阻连接到负载上。

电源端则提供电源电压,一般为正负对称的直流电压。

反馈回路则是将部分输出信号再次输入到输入端,起到控制和调节输出信号的作用。

集成运算放大电路的工作原理是将输入信号经过放大后输出。

当输入信号经过非反相输入端时,输出信号与输入信号同相;当输入信号经过反相输入端时,输出信号与输入信号反相。

通过调节反馈回路中的电阻、电容等元件,可以实现对输出信号的放大或衰减,从而达到不同的电路功能。

集成运算放大电路有很多种不同的配置方式,常见的有反相放大器、非反相放大器、比较器、积分器等。

下面我们分别来介绍一下这几种典型的配置方式。

首先是反相放大器。

反相放大器的输入信号通过反相输入端进入,经过放大后从输出端输出,输出信号与输入信号相反。

反相放大器的放大倍数由反馈电阻和输入电阻决定,可以通过调节这两个电阻的比例来改变放大倍数。

接下来是非反相放大器。

非反相放大器与反相放大器相反,输入信号通过非反相输入端进入,经过放大后从输出端输出,输出信号与输入信号同相。

非反相放大器的放大倍数也由反馈电阻和输入电阻决定,可以通过调节这两个电阻的比例来改变放大倍数。

比较器是另一种常见的集成运算放大电路配置方式。

比较器通常用于判断输入信号的大小关系,并输出相应的逻辑电平。

当输入信号大于某个阈值时,输出为高电平;当输入信号小于阈值时,输出为低电平。

比较器的阈值可以通过调节电阻、电容等元件来改变。

集成运算放大电路全篇

集成运算放大电路全篇

Y0 Y1 Y2 Y3 B
注:式中Aod为差模开环放大倍数。
二、 集成运放中的电流源电 路
4.2.1 基本电流源电路
一、镜像电流源
+VCC
IR
B IC0
T0
R 2IB
A
IB0
IB1
IC1 T1
UBE0= UBE1, β0=β1=β, IC0=IC1=IC= βIB , IC1为输出电流, IR为基准电流。
基准电流表达式:
IR

uP
集成运放组成方框图:
输入级
uN
中间级
输出级 uO
偏置电路
1) 输入级 又称前置级,常为双输入高性能差分放大电路(高Ri 、大Ad、 大KCMR、静态电流小)。输入级的好坏直接影响着集成运放的大多数性能 参数。
2) 中间级 主放大器,使集成运放具有较强的放大能力,多采用共射 (或共源)放大电路。放大管经常采用复合管,以恒流源做集电极负载。
R`3
C`1 R`3
2.1k
2.1k
R`5 240k
C`1
R`4 25k
R`5 240k
- +
R7 100k
-∞ A3
(以下电路同上,仅C1、C2 值不同,电路从略)
图5.6 十五段优质均衡器
(2) 当R4的滑动触头移到最左边时,其电路如图8.7(a)所示。
C1
R3
R3
C2 R5
R4 R5
-∞
R6
B点的电流方程为:
IR
IB2
IC
IC2
1 2
IC2
2
2
2 2
2
I
C
2
IC2
(1

第4章 集成电路运算放大电路

第4章 集成电路运算放大电路

④动态时ΔiO约为多少?
4.3 集成运放电路简介
•电压放大倍数高 集成运放的特点: •输入电阻大 •输出电阻小 已知电路图,分析其原理和功能、性能。 (1)了解用途:了解要分析的电路的应用场合、用途和技术 指标。 (2)化整为零:将整个电路图分为各自具有一定功能的基本 电路。 (3)分析功能:定性分析每一部分电路的基本功能和性能。 (4)统观整体:电路相互连接关系以及连接后电路实现的功 能和性能。 (5)定量计算:必要时可估算或利用计算机计算电路的主要 参数。
4.2.1 基本电流源电路
一、镜像电流源
T0 和 T1 特性完全相同。
U BE0 = U BE1 U BE I B0 = I B1 I B I C0 = I C1 I C
I R IC 2I B IC 2 IC IC

2
I R 即I C1
当β>>2时, I C1
学习指导 4.1 集成运算放大电路概述 4.2 集成运放中的电流源 4.3 集成运放电路的简介 4.4 集成运放的性能指标及低频等效电路
4.5 集成运放的种类及选择(自学) 4.6 集成运放的使用(自学) 小结
作 业
• 4.3
学习指导
在半导体制造工艺的基础上,将整个电路中的元 器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。 其体积小,而性能却很好。 集成电路按其功能分,有模拟集成电路和数字集 成电路。模拟集成电路的种类繁多,其中集成运算放 大器(简称集成运放)是应用极为广泛的一种。 主要内容:(1)集成运放中的电流源;(2)集成运放 电路的分析;(3)集成运放及主要性能指标。 基本要求:(1)熟悉运放的组成及各部分的作用, 理解主要性能指标及其使用注意事项;(2)了解镜 像电流源、微电流源的工作原理、特点和主要用途; (3)了解运放F007的基本组成和工作原理。(4)熟悉 LM324集成运放的引脚分布及其应用。

模拟电子电路模电课件清华大学华成英4集成运算放大电路

模拟电子电路模电课件清华大学华成英4集成运算放大电路

注意集成运算放大器的散热问题,采取适当的散热措施,避免过热导致性能下降或损坏。
在电路设计时考虑噪声干扰的影响,采取措施减小噪声干扰,如使用屏蔽、远离噪声源等。
在使用过程中注意避免突然的电压或电流冲击,以免造成集成运算放大器的损坏。
谢谢
THANKS
详细描述
共模抑制比是集成运算放大器性能的重要指标之一,它影响着电路的稳定性和性能。
总结词
在实际应用中,电路中的干扰和噪声通常是共模的,因此共模抑制比的大小直接影响到电路的性能和稳定性。在选择集成运算放大器时,需要根据实际需求来选择具有较大共模抑制比的型号。
详细描述
集成运算放大器的使用注意事项
了解集成运算放大器的规格书,确保其满足电路的性能要求。
良好的线性度
集成运放的内部电路设计使得它在放大信号时产生的噪声较低。
低噪声
集成运放的输入阻抗一般都在兆欧姆级别,使得它对信号源的影响较小。
高输入阻抗
按功能
可以分为通用型和专用型两类。通用型集成运放适用于多种场合,而专用型集成运放则是针对特定应用设计的,如仪表放大器、音频放大器等。
按性能指标
可以分为低噪声、高精度、高速型等不同类型。低噪声型集成运放主要用于信号放大,高精度型用于高精度的测量和运算,高速型则用于高速信号处理和传输。
电压-频率转换
电压-电流转换
集成运算放大器的性能指标
详细描述
开环电压增益的数值越大,意味着对微弱信号的放大能力越强,因此开环电压增益是衡量集成运算放大器性能的重要参数之一。
总结词
开环电压增益是衡量集成运算放大器放大能力的重要指标。
详细描述
开环电压增益是指在无反馈情况下,输入信号经过集成运算放大器放大后的输出电压与输入电压的比值。这个比值越大,说明放大器的放大能力越强。

第4章集成运算放大电路

第4章集成运算放大电路

2020年4月8日星期三
Shandong University
第3页
模拟电路
二、集成运放电路的组成
两个 输入端
一个 输出端
若将集成运放看成为一个“黑盒子”,则可等效为一个 双端输入、单端输出的差分放大电路。
2020年4月8日星期三
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第4页
模拟电路
集成运放电路四个组成部分的作用
模拟电路
第四章 集成运算放大电路
§4.1 概述 §4.2 集成运放中的电流源 §4.3 电路分析及其性能指标
2020年4月8日星期三
Shandong University
第1页
模拟电路
§4.1 概述
一、集成运放的特点 二、集成运放电路的组成 三、集成运放的电压传输特性
2020年4月8日星期三
Shandong University
2020年4月8日星期三
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第5页
模拟电路
三、集成运放的电压传输特性 uO=f(uP-uN)
在线性区:
uO=Aod(uP-uN) Aod是差模开环放大倍数。
非线 性区
由于Aod高达几十万倍,所以集成运放工作在线性区时的 最大输入电压(uP-uN)的数值仅为几十~一百多微伏。
特点:IC1具有更高的稳定性。
2020年4月8日星期三
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三、微电流源
模拟电路
要求提供很小的静态电流,又不能用大电阻。
IE1 (UBE0 UBE1) Re
U BE
I UT
I I e , I e E
S
E0 E1
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4.5.2
集成运放的发展概况
集成运放的种类 二、按可控性分类 1.可变增益运放 2.选通运放
一、按工作原理分类 1.电压放大型F007、F324
2.电流放大型LM3900、F1900
3.跨导型LM3080、F3080
4.互阻型AD8009、AD8011
第四章 运算放大电路
三、按性能指标分类
1.高精度型
十三、 转换速率 SR
额定负载条件下,输入一个大幅度的阶跃信号时, 输出电压的最大变化率。单位为 V / s 。 在实际工作中,输入信号的变化率一般不要大于集 成运放的 SR 值。 其他技术指标还有:最大输出电压、静态功耗及输 出电阻等。
第四章 运算放大电路4.5 集成来自放的种类及选择4.5.1
第四章 运算放大电路
一、集成运放的特点
集成运算放大电路,简称集成运放,是一个高性能的直接 耦合多级放大电路。 (1)直接耦合方式,充分利用管子性能良好的一致性采用
差分放大电路和电流源电路。 (2)用复杂电路实现高性能的放大电路,因为电路的复杂 化并不带来工艺的复杂性。 (3)用有源元件替代无源元件,如用晶体管取代难于制作 的大电阻。 (4)采用复合管。
4.高速型
性能特点: 大信号工作状态下具有优良的频率特性, 转换速率可达每微秒几十至几百伏,甚至 高达 1 000 V/s,单位增益带宽可达 10 MHz,甚至几百兆欧。
第四章 运算放大电路
常用在A / D 和 D / A 转换器、有源滤波 器、高速采样-保持电路、模拟乘法器和 精度比较器等电路中。(F3554)
5.高压型
性能特点: 输出电压动态范围大,电源电压高, 功耗大。
6.大功率型
性能特点:可提供较高的输出电压较大的输出电 流,负载上可得到较大的输出功率。
一般运放为 几十 ~ 一百纳安;高质量的低于 1 nA。
五、输入失调电流温漂 IIO dI IO 定义: IIO dT
一般运放为 每度几纳安;高质量的每度几十皮安。
第四章 运算放大电路
六、输入偏置电流 IIB
定义: 输出电压等于零时,两个输入端偏置电流的 平均值。 1 I IB ( I B1 I B2 ) 2
七、差模输入电阻 rid Δ U Id 定义: rid 一般集成运放为几兆欧。 Δ I Id 八、共模抑制比 KCMR
定义:
K CM R Aod 20 lg Aoc
多数集成运放在 80 dB 以上,高质量的可达 160 dB。
第四章 运算放大电路
九、最大共模输入电压 UIcm
输入端所能承受的最大共模电压。
第四章 运算放大电路
第四章 运算放大电路
§4.1 集成运算放大器概述 §4.2 运算放大电路中的反馈 §4.3 基本运算电路 §4.4 运算放大电路在信号处理方面的应用
第四章 运算放大电路
§4.1 概述
一、集成运放的特点
二、集成运放电路的组成
三、集成运放的电压传输特性
集成电路: 以半导体单晶硅为芯片,把晶体管、场效应管、电阻、 电容等器件集装在一起的电路。
第四章 运算放大电路
四、集成运放的主要性能指标
一、开环差模电压增益 Aod
Δ UO Aod 20 lg Δ U- Δ U
单位:dB
理想情况 Aod 为无穷大; 实际情况 Aod 为 100 ~ 140 dB。
第四章 运算放大电路
二、输入失调电压 UIO
定义: 为了使输出电压为零,在输入端所需要加的 补偿电压。 一般运放:UIO 为 1 ~ 10 mV;
高质量运放:UIO 为 1 mV 以下。
三、输入失调电压温漂 UIO
定义:
UIO
dU IO dT
一般运放为 每度 10 ~ 20 V; 高质量运放低于每度 0.5 V 以下;
第四章 运算放大电路
四、输入失调电流 IIO
定义: 当输出电压等于零时,两个输入端偏置电流 之差,即
I IO I B1 I B2
性能特点: 漂移和噪声很低,开环增益和共模抑 制比很高,误差小。(F5037)
2.低功耗型
性能特点: 静态功耗一般比通用型低 1 ~ 2 个数 量级 ( 不超过毫瓦级 ) ,要求电压很低, 有较高的开环差模增益和共模抑制比。 (TLC2552)
第四章 运算放大电路
3.高阻型
性能特点: 通常利用场效应管组成差分输入级,输 入电阻高达 1012 。 高阻型运放可用在测量放大器、采样-保持 电路、带通滤波器、模拟调节器以及某些 信号源内阻很高的电路中。(F3130)
十、最大差模输入电压 UIdm
反相输入端与同相输入端之间能够承受的最大电压。
十一、 - 3 dB带宽 fH
表示 Aod 下降 3 dB 时的频率。一般集成运放 fH 只 有几赫至几千赫。
第四章 运算放大电路
十二、 单位增益带宽 fc
Aod 降至 0 dB 时的频率,此时开环差模电压放大 倍数等于 1 。
第四章 运算放大电路
二、集成运放电路的组成
两个 输入端 一个 输出端
可等效为一个双端输入、单端输出的差分放大电路。
第四章 运算放大电路
三、集成运放的电压传输特性
uO=f(uP-uN)
在线性区: uO=Aod(uP-uN) Aod是开环差模放大倍数。
非线 性区
由于Aod高达几十万倍,所以集成运放工作在线性区时的 最大输入电压(uP-uN)的数值仅为几十~一百多微伏。 (uP-uN)的数值大于一定值时,集成运放的输出不是 +UOM , 就是-UOM,即集成运放工作在非线性区。
第四章 运算放大电路
四、集成运放的主要性能指标
• • • • • • • • • • 指标参数 F007典型值 理想值 开环差模增益 20lg│Aod│ 106dB ∞ 差模输入电阻 rid 2MΩ ∞ 使uO为0在输入端所加的补偿电压 共模抑制比 KCMR 90dB ∞ 输入失调电压 UIO 1mV 0 UIO的温漂d UIO/dT(℃) 几μV/ ℃ 0 输入失调电流 IIO (│ IB1- IB2 │) 20nA 0 超过此值不能正常放大 IIO的温漂d IIO/dT(℃) 几 nA/ ℃ 0 最大共模输入电压 UIcmax ±13V 差模信号 最大差模输入电压 UIdmax ±30V 超过此值输入级放大管击穿 -3dB带宽 fH 10Hz ∞
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