第三章 集成运算放大器
第3章 直接耦合放大电路和集成运算放大器

+ u i1
Rid 2 Rb rbe -
(4)输出电阻
Ro 2Rc
+
ui2
_ReV
-
EE
2. 双端输入单端输出
(1)差模电压放大倍数
Aud
Rc 2Rb
//
RL rbe
+VCC
Rc
Rc
+
这种方式适用 于将差分信号转换
Rb T1 RL
uo1 -
T2 Rb
为单端输出的信号。 +
-
R3
R2 R1
流电阻并不大。
_
V EE
恒流源使共模放大倍数减小,而
不影响差模放大倍数,从而增加
共模抑制比。
3.2.4 差动放大电路的四种接法
差动放大器共有四种输入输出方式:
1. 双端输入、双端输出(双入双出) 2. 双端输入、单端输出(双入单出) 3. 单端输入、双端输出(单入双出) 4. 单端输入、单端输出(单入单出)
用于衡量差分放大对管输入电流的大小。
IIB
1 2
IB1 IB2
4.开环差模电压放大倍数 Aod :
无反馈时的差模电压增益。
一般Aod在100~120dB左右,高增益运放可达140dB以上。
Au = 10000
若输出有1 V的漂移
电压 。
+
ui
则等效输入有100 —
Rc1 Rb1
T1 Re1
Re2
+ VCC
+u o T2
- VEE
uV的漂移电压
等效 100 uV
漂移
3. 减小零漂的措施
第三章 差动放大电路及集成运算放大器 第一节差动放大电路

差动放大电路及集成运算放大器
3.1.1.1 差动放大电路的基本结构 差动放大电路如图3-1所示。
图3-2中可以算出差模输入电阻为: Rid=2(rbe+Rb) 输出电阻为: Rο=2RC
差动放大电路及集成运算放大器
3.1.3 共模输入信号与共模抑制比KCMR
在差动放大器两输入端同时输入一对极性相同、幅度相 同的信号称为共模输入方式。定义共模信号uic为两个输入信 号的算术平均值,即:
uic
ui1
差动放大电路及集成运算放大器
因此,其差模电压放大倍数为:
Aud
uo uid
Rc
Rb rbe
上式说明,该电压放大倍数与单管共射放大电路的电压
放大倍数相等。
这里我们用两套电路的元件实现的电压放大倍数和一套 电路相同。但该电路具有很好的超低频性能和很强的抑制零 点漂移的能力,这个问题下面还要详细讨论。
uo uo1 uo2 2uo1
差动放大电路及集成运算放大器
由图3-2可以计算出VT1、VT2的输出电压分别为:
VT1的输出电压:
uo1
Rcuid
2(Rb rbe )
VT2的输出电压:
uo 2
Rcuid
2(Rb rbe )
则差动放大电路的双端输出电压为:
uo
uo1
uo2
RCuid
Rb rbe
在一些超低频及直流放大电路中,级间耦合必须采用直 接耦合方式。直接耦合电路既能放大交流信号又能放大直流 信号,具有相当好的低频特性,所以又常称为直流放大器。 但由于其内部各级电路的静态工作点相互影响,给电路设计 和调整带来诸多不便。
电工与电子技术第三章 集成运算放大器及其应用

各级工作点相互影响 适于放大直流或变化缓慢的信号 电压放大倍数为各级放大倍数之积 零点漂移
零点漂移---当输入信号为零时,输出端电压 偏离原来的起始电压缓慢地无规则的上下漂动, 这种现象叫零点漂移。
产生原因---温度变化、电源电压的波动、电 路元件参数的变化等等。
第一级产生的零漂对放大电路影响最大。
∴ i 1= i f
即 ui/R1=-uo/ Rf
uo、ui 符合比例关系,负号表示输出输入电 压变化方向相反。
电路中引入深度负反馈, 闭环放大倍数Auf 与运放的Au无关,仅与R1、Rf 有关。
当R1=Rf 时, uo=-ui ,该电路称为反相器。 R2--平衡电阻 同相端与地的等效电阻 。其作用是保持输入 级电路的对称性,以保持电路的静态平衡。
共模信号--极性相同,幅值相同的信号。
u i1= u i2
差模输入(信号)
ui1 ui2 ui 2
IC1 IC2
UCE1 UCE2 u0 UCE1 Δ UCE2 2 UCE1
Ad 2 UCE1 / ui 2 UCE1 / 2ui1 UCE1 / ui1
i3 ui3 R3
i f u0 Rf
ui1 R1 i1
Rf if
ui2 R2 i2 ui3 R3 i3
- + +∞
uo
RP
u0 ui1 ui 2 ui 3 R f R1 R2 R3
uo R f ( ui1 ui2 ui3 ) R1 R2 R3
若 R1 R2 R3 R f
AOUi
uo
I-≈I+ ≈0
二、Rf if
ui R1 i1 R2
反相比例和同相比例运算放大器

课题反相比例和同相比例运算放大器所属章节第三章:集成运算放大器教学目的能熟练应用集成运算放大器教学重点1、比例运算放大器的结构2、电压放大倍数的计算3、电路特点教学方法讲授法、多媒体课件教学课题引入基本运算放大器包括反相输入放大器和同相输入放大器,它们是构成各种复杂运算电路的基础,是最基本的运算放大器电路。
授课内容一、反相运算放大器1、电路结构R1:输入电阻R f:反馈电阻,引入电压并联负反馈R2:平衡电阻,要求R2=R13、输入电阻和输出电阻因为电路引入了深度电压负反馈,所以输出电阻很小(Ro≈0),因为从电路输入端和地之间看进去的等效电阻等于输入端和虚地之间看进去的等效电阻,所以输入电阻 Ri=R1。
二、同相比例运算放大器1、电路结构R1、Rf:反馈电阻,引入电压串联负反馈。
R2:平衡电阻,要求R2=R1//Rf该电路不存在“虚地”,引入的共模信号较大。
1RRvvA fiovf-==2、闭球电压放大倍数3、输入电阻和输出电阻因为电路引入了深度电压负反馈,所以输出电阻很小(Ro≈0)。
根据“虚断”概念,该电路的输入电流等于0,所以输入电阻很大(Ri=∞)。
三、反相器和电压跟器思考:如何利用反相比例运算放大器和同相比例运算放大器实现:1、vo=-vi(反相器)2、vo=vi(电压跟随器)在反相比例运算放大器中,只要令R1=Rf,即可实现vo=-vi,从而实现反相器的功能。
在同相比例运算放大器中,只要令R1=0或Rf=∞,即可实现vo=vi,从而实现电压跟随器的功能。
课堂练习1、电路如图,当开关S断开时电压表的读数为2V,则当开关S闭合后电压表的读数是多少?2、电路如图,已知VI=2V,则电压表的读数是多少?并在图中标11RRvvA fiovf+==出电压表的极性。
小结1、由集成运算放大器组成的反相相比例和同相比例运算放大器的电压放大倍数均与集成运放本身参数无关,只与外接电阻有关。
2、反相比例运算放大器存在“虚地”现象,因引入的共模信号小,应用更为广泛。
电子课件电子技术基础第六版第三章集成运算放大器及其应用

集成运算放大器的组成框图
(1)输入级 通常是具有较大输入电阻和一定放大倍数的差动放大电路 ,利用它可以使集成运算放大器获得尽可能高的共模抑制比 。 (2)中间级 中间级的作用是使集成运算放大器具有较强的放大能力, 通常由多级共射极放大器构成。
一、零点漂移
放大直流信号和缓慢变化的信号必须采用直接耦合方式, 但简单的直接耦合放大器,常会发生输入信号为零输出信号 不为零的现象。产生这种现象的原因很多,如温度的变化、 电源电压的波动、电路元件参数的变化等,都会使静态工作 点发生缓慢变化,该变化量被逐级放大,便会使放大器输出 端出现不规则的输出量,这种现象称为“零点漂移”,简称“零 漂”。
三、集成运算放大器的主要参数
为了表征集成运算放大器的性能,生产厂家制定了很多参 数,作为合理选择和正确使用集成运算放大器的依据。下面 介绍几项主要的参数,见表。
集成运算放大器的主要参数
集成运算放大器的主要参数
§3-3 集成运算放大器的基本电路
学习目标
1. 了解理想集成运算放大器的基本概念。 2. 了解集成运算放大器线性工作区和非线性工作区的 特性及工作特点。 3. 理解集成运算放大器“虚短”“虚断”的概念。 4. 了解集成运算放大器电路直流平衡电阻的配置。
2. 消除自激振荡 集成运算放大器是多级放大器,具有极高的电压放大倍数 ,但它极易产生自激振荡,使运算放大器不能正常工作。为 了防止自激振荡的产生,通常按产品手册要求,在补偿端子 上接指定的补偿电容或 RC 移相网络,以便消除自激振荡现 象。
四、集成运算放大器的保护 电路
1. 防止电源极性接反 为了防止电源极性接反而损坏集 成运算放大器,可利用二极管的单向 导电特性来控制,如图所示,二极管 V1、V2 串入集成电路直流电源电路 中,当电源极性接反时,相应的二极 管便截止,从而保护了集成电路。 防止电源极性接反保护电路
《电子技术基础》第三章集成运算放大器及其应用试卷

《电子技术基础》第三章集成运算放大器及其应用试卷一、单项选择题1.集成运算反相器应是( )。
(2 分)A.A uf=lB.A uf=∞C.A uf=-1D.A uf=02.差动放大器是利用( )抑制零漂的。
(2 分)A.电路的对称性B.共模负反馈C.电路的对称性和共模负反馈D.差模负反馈3.输入失调电压是( )。
(2 分)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。
4.同相比例运算电路在分析时不用( )概念。
(2 分)A.虚短B.虚断C.虚地5.集成运算放大器若输入电压过高,会对输入级( )。
(2 分)A.造成损坏B.造成输入管的不平稳,使运放的各项性能变差C.影响很小6.集成反相器的条件是( )(2 分)A.A uf=-1B.A uf=1C.R f=0D.R f=∞E.R f=R7.抑制零点漂移最有效的方法是( )。
(2 分)A.采用差动放大器B.采用温度补偿电路C.尽量减小电源电压波动8.所谓差模输入信号是指两输入信号为( )。
(2 分)A.大小和相位都相同B.相位相反C.大小相同,相位相反9.电压比较器中,集成运放工作在( )状态。
(2 分)A.非线性B.开环放大C.闭环放大10.克服零点漂移最有效且最常用的是( )(2 分)A.放大电路B.振荡电路C.差动放大电路D.滤波电路二、判断题11.( )开环差模电压增益越高,构成的电路运算精度越高,工作也越稳定。
(2 分)12.( )直接耦合放大电路能够放大缓慢变化的信号和直流信号,但不能放大漂移信号。
(2 分)13.( )变压器耦合能使零点漂移信号传递到后级。
(2 分)14.( )差动放大电路的共模放大倍数实际上为零。
(2 分)15.( )集成运放工作在线性状态下,要实现信号运算时,两个输入端对地的直流电阻必须相等,才能防止偏置电流带来的运算误差。
(2 分)16.( )为防止自激,集成运放的补偿电容若制作在内部,无需外部补偿。
集成运算放大器教案

集成运算放大器教案第一章:集成运算放大器概述1.1 教学目标1. 了解集成运算放大器的定义、特点和应用领域。
2. 掌握集成运算放大器的基本符号和参数。
3. 理解集成运算放大器的工作原理。
1.2 教学内容1. 集成运算放大器的定义和特点2. 集成运算放大器的基本符号和参数3. 集成运算放大器的工作原理1.3 教学方法1. 讲解:讲解集成运算放大器的定义、特点和应用领域。
2. 互动:提问学生关于集成运算放大器的基本符号和参数。
3. 演示:通过示例电路演示集成运算放大器的工作原理。
1.4 教学评估1. 提问:检查学生对集成运算放大器的定义、特点和应用领域的理解。
2. 练习:让学生绘制集成运算放大器的基本符号和参数。
第二章:放大器的基本电路2.1 教学目标1. 了解放大器的基本电路类型。
2. 掌握放大器的基本电路原理。
3. 学会分析放大器的输入输出特性。
2.2 教学内容1. 放大器的基本电路类型:放大器的分类和特点。
2. 放大器的基本电路原理:电压放大器、功率放大器等。
3. 放大器的输入输出特性:输入阻抗、输出阻抗、增益等。
2.3 教学方法1. 讲解:讲解放大器的基本电路类型和特点。
2. 互动:提问学生关于放大器的基本电路原理。
3. 演示:通过示例电路演示放大器的输入输出特性。
2.4 教学评估1. 提问:检查学生对放大器的基本电路类型和特点的理解。
2. 练习:让学生分析放大器的输入输出特性。
第三章:集成运算放大器的应用3.1 教学目标1. 了解集成运算放大器的应用领域。
2. 掌握集成运算放大器的基本应用电路。
3. 学会分析集成运算放大器的应用电路性能。
3.2 教学内容1. 集成运算放大器的应用领域:模拟计算、信号处理等。
2. 集成运算放大器的基本应用电路:放大器、滤波器、积分器、微分器等。
3. 集成运算放大器的应用电路性能:增益、带宽、线性范围等。
3.3 教学方法1. 讲解:讲解集成运算放大器的应用领域和基本应用电路。
第三章 差动放大电路及集成运算放大器 第二节负反馈放大电路

差动放大电路及集成运算放大器
3.2.2.3 电压反馈和电流反馈 根据反馈信号在放大电路输出端取样信号方式的不同,
可分为电压反馈和电流反馈。
图3-9 电压反馈和电流反馈
差动放大电路及集成运算放大器
(1)电压反馈
如图3-9(a)所示,放大电路的输出电压直接送至反馈网 络的输入端。
则:Xf =Fuo。 这种反馈方式叫做电压反馈。
Xi
1
该式表明 Af 为 A 的 1 Af 。1 AF 叫做“反馈深度”,
其值越大,则反馈越深。它影响着放大电路的各种参数,也
反映了影响程度。
差动放大电路及集成运算放大器
|1+AF|>1时为负反馈;因此时|Af|<|A|,说明
引入反馈后放大倍数下降。
|1+AF|<1时为正反馈。因此时|Af|>|A|,表
明引入反馈后放大倍数增加,但这种情况下电路不稳定。
当1+AF=0时,则AF=-1,此时|Af|→∞,意味着
在放大器输入信号为零时,也会有输出信号,这时放大器处 于自激振荡状态,形成振荡器(在第四章讨论)。
差动放大电路及集成运算放大器
当|AF|»1时,为深度负反馈,在深度负反馈时:
Af
A AF
1 F
放大器的开环放大倍数:A XO Xi
反馈网络的反馈系数: F X f XO
放大器的闭环放大倍数:
Af
XO XS
差动放大电路及集成运算放大器
在负反馈状态下,Xf与XS反相,则Xi=XS-Xf ; 即:Xs=Xi+Xf,则:
Af
XO XO / Xi XS XS / Xi
A Xi X f
A 1 AF
并联叠加,电流is与if 相加形成净输入电流ii,这就叫并 联反馈。负反馈时, ii = is-if 。
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第三章集成运算放大器第一节直接耦合放大电路一、填空题1、阻容耦合多级放大电路不能有效地放大,因为对这种信号来说,耦合电容呈现很大的,放大电路不但能放大直流信号,也可以放大交流信号。
2、衡量一个放大电路的零漂,不仅要看漂移了多少,还要看放大电路的。
3、为保证多级直接耦合放大电路能正常工作,必须注意前后级间要有合理的配置,一般采取或或来调节后级发射极电位,也可采用管和组成互补耦合放大电路。
4、对于多级直接耦合放大电路,一是要考虑问题,二是要考虑对放大电路性能的影响。
5、产生零漂的原因有、、,其中主要是。
6、对照图3-1填入元件的极性。
a-b端分别对应二极管的和。
二、判断题(正确的在括号中打“√”,错误的打“×”)1、直接耦合放大电路是把第一级的输出直接加到第二级的输入端进行放大的电路。
2、直接耦合放大器级数越多,零漂越小。
3、零漂是指输出端缓慢的不规则的电压变化。
4、零漂一般是折算到输出端来衡量的。
5、直接耦合放大电路能够放大缓慢变化的信号和直流信号,但不能放大漂移电压。
6、阻容耦合放大电路不存在零漂问题。
三、问答题1、什么叫零点漂移?2、为什么说多级直接耦合放大电路中第一级的零漂影响最大?3、在直接耦合放大电路中为什么用二极管或稳压管代替后级发射极电阻,有什么作用?四、计算题1、有一个两级直接耦合放大电路,每一级的电压放大倍数为Au=30,温度的变化使每一级输出的电压漂移为0.1V,求经过两级放大后总的漂移电压为多少?(设第一级输入电压Ui=0)2、有甲、乙两个直接耦合放大器,甲放大器的输出漂移电压Uoc1=5V,其放大倍数为Au1=500;乙放大器的输出漂移电压Uoc2=10V,Au2=5000.它们折合到输入端等效漂移电压分别为多少?哪个放大器质量较好?第二节差动放大电路一、填空题1、差动放大电路的实质是能够克服的一种多级放大电路,它具有灵活的方式,是一种常用的电路,也是组成输入电路的主要形式。
2、两个大小且相位的输入信号称为共模信号;两个大小且极性的输入信号称为差模信号。
3、一个性能良好的差动放大电路,对信号应有很高的放大倍数,对信号应有足够的抑制能力。
4、为了克服零点漂移,常采用实用的差动放大电路和差动放大电路。
5、不管信号是输入或输入,但只要输出,它的差模电压放大倍数是单管电压放大电路的放大倍数的一半,若为输出,它的差模电压放大倍数与单管基本放大电路的放大倍数相同。
6、差动放大电路的信号有输入、输入、输入等三种方式。
7、衡量差动放大电路性能优劣的主要指标是。
8、差动放大电路有、、、。
二、判断题(正确的在括号中打“√”,错误的打“×”)()1、基本差动放大电路,因电路参数对称,当温度变化时,使电路的输出电压仍为零,从而较好地抑制零漂,但也抑制了差模信号的放大。
()2、两个大小不等而极性相反的输入信号称为差模信号。
()3、只要有信号输入,差动放大电路就可以有效地放大输入信号。
()4、自动控制系统中常采用共模输入方式。
()5、共模抑制比越小,差动放大电路的性能越好。
()6、差动放大电路对共模信号没有放大作用,放大的只是差模信号。
()7、单端输入,依靠输入信号分压后取得差动信号。
()8、单端输入,单端输出常用来将差模信号转换成为单端输出的信号。
()9、单端输入,双端输出差动放大电路的放大倍数与双端输入、双端输出一样。
()10、长尾式差动放大电路中加入辅动电源U EE是为了使三极管的动态范围变小。
()11、具有恒流源的差动放大电路,会影响到差模信号的放大。
()12、差动放大电路的共模放大倍数实际上为零。
三、选择题(将正确答案的序号填入括号中)1、双端输出时的差动放大电路,若两边电路参数对称,每个单管电压放大倍数分别为Ad1、Ad2,则该电路的差模电压放大倍数Ad等于()。
A、Ad1+Ad2B、Ad1-Ad2C、Ad1*AdD、Ad1或Ad22、在图3-1的带调零电位器的垂尾式差动放大电路中,只对共模信号有负反馈的元件是()。
A、RpB、R EC、R1或R2D、Rc1或Rc23、下列说法正确的是()。
A、R E大时,克服零漂的作用就小B、R E大时,克服零漂的作用就大A、R E小时,克服零漂的作用就大D、R E大小与克服零漂的作用无关四、问答题1、简述三极管恒流源的作用。
2、简述长尾式差动放大电路抑制零漂的原理。
五、计算题典型对称差动放大器如图3-2所示,其中三极管β=50,rbe=1KΩ,若共模电压放大倍数为10,其余元件参数如图,R忽略不计,试求:(1)静态工作点及差模电压放大倍数;(2)共模抑制比K CMRR;(3)若C1、C2两点接上负载R L=1KΩ,求差模电压放大倍数及共模抑制比K CMRR。
[提示:差模电压放大倍数计算公式中等效负载R'L=R C∥(Rc/2)]第三节集成运算放大器简介一、填空题1、集成电路按其功能可分为集成电路和集成电路。
2、模拟集成电路常用的有、、集成数-模和模-数转换器等多种。
3、集成运算放大器一般由、、和组成。
4、通用型集成运放按主要参数由低到高分为、和。
二、判断题(正确的在括号中打“√”,错误的打“×”)()1、集成电路的元器件性能比较一致,对称性好,适于作差动放大电路。
()2、数字集成电路主要用于处理连续的、离散的信号。
()3、集成运算放大器是一种非线性集成电路。
()4、集成运算放大器输入级的作用是提供同相或反相的一个输入端。
()5、集成运放的引出端只有三个。
()6、开环差模电压越高,构成的电路运算精度高,工作也越稳定。
()7、输入失调电流是指在输入信号为零时,同相和反相两个输入端静态基极电流之差。
()8、集成运算放大器的输入偏置电流越大越好。
()9、差模输入电阻是指集成运放的两个输出端加入差模信号时的交流输入电阻。
()10、差模输入电阻越大,集成运放向信号源索取的电流越小,运算精度越高。
三、问答题1、简述集成运放各组成部分的功能。
2、何谓开环差模电压放大倍数和最大差模输入电压?3、什么是集成电路,它与分立元件电路相比有何优点?第四节基本集成运算放大电路一、填空题1、理想集成运放两输入端电位,输入电流。
2、利用、、概念分析工作在线性区的集成运放电路,可大大简化分析和计算过程。
3、分析集成运放时,通常把它看成是一个理想元件,即无穷大,无穷大,无穷大以及为零。
二、判断题(正确的在括号中打“√”,错误的打“×”)1、理想集成运放的同相输入端和反相输入端之间不存在“虚短”、“虚断”现象。
2、反相器既能使输入信号倒相,又具有电压放大作用。
3、3、电压跟随器的开环电压放大倍数等于1.4、基本的比例运算放大电路是一种基本非线性放大电路。
三、问答题什么叫“虚短”、“虚断”、“虚地”?四、计算题1、指出图3-3属于什么电路,其中R1=5.1KΩ,Ui=0.2V,Uo=-3V,计算Rf的阻值。
2、指出图3-4属于什么电路,若Rf=100 KΩ,Ui=0.1V,Uo=2.1V,计算R1的阻值。
3、如图3-5所示,为理想条件下的运算放大器,试计算其电压放大倍数Auf。
4、画出输出电压Uo与输入电压Ui满足下列关系式的集成运放电路:(1)Uo/Ui=-1;(2)Uo/Ui=1;(3)Uo/Ui=20;(4)Uo/(Ui1+Ui2+Ui3)=-10 5、图3-6所示为一同相比例运算放大电路,在反相输入端MN之间串入了电阻R2.(1)计算闭环电压放大倍数Auf;(2)分析串联电阻R2的作用。
6、某理想运放的同相加法电路如图3-7所示,欲使它实现Uo=Ui1+Ui2的运算,R1和R2的阻值应取多大?7、指出图3-8属于什么电路。
其中Ui1=0.4V,Ui2=-0.3V,R1=10KΩ,R2=5.1KΩ,Rf=120KΩ,试计算输出电压Uo的值。
第五节集成运算放大器的应用一、填空题1、集成运放的线性应用有、和等多种电路。
2、集成运放常用保护措施为、、、。
二、判断题(正确的在括号中打“√”,错误的打“×”)()1、电压比较器是集成运放的线性应用。
()2、非正弦波发生器是集成运放的非线性应用。
()3、加法运算电路有反相加法电路和同相加法电路。
()4、差动式减法运算电路的输出电压反比于两个输入电压之差。
()5、电压-电流变换器的作用是将输入电流信号变换成按一定比例变化的输出电压信号。
()6、利用电压比较器可将矩形波变换成正弦波。
()7、“虚短”概念在集成运放的非线性应用中依然成立。
()8、集成运放电路中有负反馈,说明集成运放工作在非线性区。
三、问答题什么叫单门限电压比较器?四、单门限电压比较器及输入电压波形如图3-9所示,试画出对应于输入电压ui的输出电压uo的波形。
五、计算题1、在图3-10所示的理想运放电路中,若Ui1=-2V,Ui2=3V,Ui3=4V,Ui4=-5V,求Uo的值。
2、试求图3-11所示集成运放的输出电压Uo。