电子技术第4单元 集成运算放大器

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电工电子课件 第4部分 集成运算放大器

电工电子课件 第4部分 集成运算放大器


之间输入时,输出电压与输入电压反相
分别用u+,u_和uo表示集成运放的同相输入端、反相输入
端和输出端对地的电压。 天道酬勤
11
双列直插式集成运放741的外部引脚排列图
图中“2”为反相输入端,“3”为同相输入端,“6”输出 端。 “7”为正电源端,“4”为负电源端。
“1”,“5”,“4”为外接调零电位器的端子,“8”为空
脚。
天道酬勤
12
741型集成运算放大器的原理电路
天道酬勤
13
741型集成运算放大器的简化电路
天道酬勤
14
集成运放的电压传输特性:表示输出与输入 电压关系的特性曲线,称为电压传输特性。
电压传输特性
当输入电压ui在AB之间时,集成运放工作在线性区,输出 与输出电压有关系Ao=uo/ui,在AB之外时处于非线性区。 由于集成运放电压放大倍数Ao很大,所以线性区很窄。要 使集成运放在较大的输入电压下也能工作在线性区,必须 在电路中引入深度负反馈。 工作在非线性区时,输出只天道有酬勤两种饱和状态±UOM 15
甲类
静态工作点Q点选择在交流负载线的中点,信号整个周期 内都有静态电流流过,这种工作状态称为甲类 甲类功率放大电路的效率理天道论酬勤上最高只能达到50% 2
甲乙类
为了提高效率,在电源电压UC一定的条件下,可使Q点沿
交流负载线下移,使 IC减小,得到甲乙类工作状态
功率放大电路工作在甲乙类,虽然降低了静态时的功耗,
提高了效率,但却产生严重天道的酬勤波形失真。
3
乙类
若Q下移到 IC约为零,静态管耗为最小,此种状态为乙类Байду номын сангаас
功率放大电路工作在乙类,虽然降低了静态时的功耗,

第4章集成运算放大器ppt课件46页PPT

第4章集成运算放大器ppt课件46页PPT

第四章 集成运算放大器
电路结构
模拟输入信号
模拟开关 控制信号
电压跟随器
采样存储 电容
用于数据采集、模数转换、数字电路、计算机控制等。
第四章 集成运算放大器
工作原理
采样脉冲 输出电压 输入电压
① 采样状态: uG为高电平, 场效应管导通,uI对 存储电容C充电, uO= uC = uI 。 ② 保持状态: uG为低电平,场效应管截止,输出 电压保持前面采样的值不变。
u uI3uI4uO R R3 R4 RF
第四章 集成运算放大器
由于 u–≈ u+= 0,且调节R5,使R+=R-
可得 如果
uORF(u R I11u RI22u RI33u RI44)
R 1 R 2 R 3 R 4 R F R
可以实现普通的加减运算
u O (u I 1u I) 2 (u I3 u I) 4
电压增益的模为
Au
1 RF R1
1 ( ω )2 ωH
Au0 1 ( ω )2
ωH
当ω 当ω
0时, Au Au0 1
ωH时,
Au
1 2
Au0
RF
R1 电路使频率小于H
的信号通过 ,抑制大于
当ω 时, Au 0
H的信号,称为有源低
通滤波器。
第四章 集成运算放大器
第四章 集成运算放大器
集成运放能组成各种运算放大器,当输入 电压变化时,输出电压将按一定的数学规律变 化,反映输入电压的某种运算结果。这时,集 成运放工作在线性区,利用外接反馈网络实现 各种数学运算。
第四章 集成运算放大器
一、反相比例运算放大器
电路组成 平衡电阻 R2 = R1 // RF

第4章-掌握集成运算放大器ppt课件(全)全篇

第4章-掌握集成运算放大器ppt课件(全)全篇

2 B
B1 B2
☆ 输入偏置电流IB是衡量差动管输入电流绝对值大小的标志
4.1.3 集成运放大器的主要参数
1. 输入误差特性
➢ 输入失调电流IOS
定义:零输入时,两输入偏置电流IB1、IB2之差称为输入失调电流, 即IOS =|IB1IB2|。
IOS反映了输入级差动管输入电流的对称性,一般希望IOS越小越好。 普通运放的IOS约为1nA0.1A。
✓UIO = 0、IIO = 0、 UIO = IIO = 0;
✓输入偏置电流 IIB = 0; ✓- 3 dB 带宽 fH = ∞ ,等等
4.1.4 集成运放的理想化模型
2. 理想运放的工作特性
理想运放的电压传输特性如图10-5所示。它分为线性区和非线
性区。
➢线性区
当理想运放工作于线性区时,VO=Ad(VPVN), 而Ad,因此VP VN) =0、VP=VN,又由输入电阻 Rid可知,流进运放同相输入端和反相输入端的
uO
+UOP
P
理想特 性
电流IP、IN为IP = IN =0;可见,当理想运放工作于线 性区时,同相输入端与反相输入端的电位相等,流 进同相输入端和反相输入端的电流为0。 IP = IN =0就 是VP和VN两个电位点短路,但是由于没有电流, 所以称为虚短路,简称虚短;而IP = IN =0表示流过 电流IP 、 IN的电路断开了,但是实际上没有断开, 所以称为虚断路,简称虚断。
4.1.3 集成运放大器的主要参数
2. 开环差模特性参数
➢-3dB带宽
定义:输入正弦小信号时, Aod是频率的函数,随着频率的增 加而下降。当下降3dB时所对应的信号频率称为-3dB带宽。一般运 放的-3dB带宽为几Hz几kHz,宽带运放可达到几MHz。

电子技术基础(恩施职业技术学院第4章 集成运算放大器的应用

电子技术基础(恩施职业技术学院第4章   集成运算放大器的应用
Auf 1
- ui +

+ uo
电压跟随器
Δ
,这时输出电压跟随输入电
压作相同的变化,称为电压跟随器。
例 在图示电路中,已知R1=100kΩ, Rf=200kΩ ,ui=1V,求输 出电压uo,并说明输入级的作用。
Rf - ui +

+ R1 uo1 R2 - +
解 输入级为电压跟随器,由于是电压串联负反馈,因 而具有极高的输入电阻,起到减轻信号源负担的作用。且 u o1 u i 1 V ,作为第二级的输入。 第二级为反相输入比例运算电路,因而其输出电压为: Rf 200 uo u o1 1 2 (V) R1 100

学习要点
第4章 集成运算放大器的应用
模拟运算电路 4.2 信号处理电路 4.3 波形发生电路 4.4 使用运算放大器 应注意的几个问题
4.1
4.1 模拟运算电路
4.1.1 比例运算电路
1、反相输入比例运算电路
根据运放工作在线性区的两条 分析依据可知:i1 i f ,u u 0 而
4.1.2 加法和减法运算电路
1、加法运算电路
根据运放工作在线性区的两条分析依据可知:
i f i1 i 2
i1
u i1 ui2 uo i i ,2 ,f R1 R2 RF RF RF u o ( u i1 ui2 ) R1 R2
- +

+ uo
输入电阻为:
u i R1i1 ri R1 100 k i1 i1
平衡电阻为:
R 2 R1 // R f1 R f2 // R f3 100 //200 50 // 1 66.8 k

【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。

模拟电子技术教学课件-集成运算放大器的应用全

模拟电子技术教学课件-集成运算放大器的应用全

4.1.8 有有源源滤波低器通——滤常用波的器有源滤波器
通频带内的电压放大倍数:
电路的传输函数:
当电路频率为
性能良好的低通滤波器通带内的幅频 特性曲线比较平坦,阻带内的电压放 大倍数基本为0。其幅频特性如:
2021/7/25
通带
阻带
0
ω0
4.1.8 有有源源滤波高器通——滤常用波的器有源滤波器
根据“虚短”可得:
0
t
式中的RFC1为电路的时间常数
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微分电路举例
已知微分运算电路的输入量, ui =-sin ωtV,求 uo 。
ui
0
t
uo
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0
t
90°
4.1.7 积分运算电路 V-= V+= “地”电位“0”
V-
因为
V+
所以
将i1代入uo表达式:
实现了输出对输入的积分。式中的R1CF为电路的时间常数。
cc 4.集成运放能处理________。
a.交流信号 b.直流信号 c.交流信号和直流信号
5.由理想运放构成的线性应用电路,其电路放大倍数与运放本
b 身的参数________。 b a.有关 b.无关 c.有无关系不确定
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4.1.8 有源滤波器
滤波器的概念
使有用频率信号通过而 同时抑制或衰减无用频 率信号的的电子装置。
由虚断可得: 数值代入后整理可得: 通频带内的电压放大倍数:
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4.1.8 有有源源滤波高器通——滤常用波的器有源滤波器
通频带内的电压放大倍数: 传输函数为:
电路的特性频率为: 当输入信号的频率f等于通带截止频率f0时:

模电 第四章 集成运放PPT课件

使IC1 与IR 可以保持很好 的镜像关系。
+ V cc
IR
IC 0 T0
R IB 2
IB 0 R e2
T2 IE 2
IB 1 IR e2
IC 1 T1
图 4 .5 微 电 流 源
Back Next Hom9 e
6
5. 威尔逊电流源
VBE1=VBE0
T0
IB1 = IB0
IC 0
IC 2IE 2IC= 1IC 0IR IR
VBEVT
lnIIES
(1)
V BE =V 0BE I1 ER 1 e1( 2 )
IR
IC 0 T0
+ V cc R IB 0 + IB 1 IC 1
IB 0 IB 1 R e1
T1 IE 1
IE1Re1
VTln
IE0
IE
1
此式是关于IC1的超越
方程
图4
,但
.
5微
IE1

流源
VT Re1
ln
IE0 IE1
IE1Re1
IE0Re0
VT
ln
IE0 IE1
IE0Re0
I R E0 e0
VTln
IE0 IE1
IC1 与 IR 成 比 例 变 化 。
图 4.4 比 例 电 流 源
I E1
Re0 Re1
I
E0
IC1R Ree01IR
(2)
Back Next Hom7 e
4
3. 微电流源
VBE
IE ISe VT
4.1 集成运算放大电路概述 4.2 集成运放中的电流源电路
内容简介
4.3 集成运放电路简介 4.4 集成运放的性能指标及低频等效电路

模拟电子技术(第四版)课件:集成运算放大器

内部组成原理框图用图4.9表示,它由输入级、中间级、输出级 和偏置电路等四部分组成。
集成运算放大器 图4.9 集成运算放大器内部组成原理框图
集成运算放大器
1. 输入级是提高运算放大器质量的关键部分, 要求其输入 电阻高, 为了能减小零点漂移和抑制共模干扰信号, 输入级都 采用具有恒流源的差动放大电路, 也称差动输入级。
式中的“-”
Aud1
1 2
Aud
1 2
Rc
rbe
图4.8(b)的差模电压放大倍数的表达式为
Aud2
1 2
Aud
1 2
Rc
rbe
(4.14)
式中无“-”号表示输出电压与输入电压同相。
可以看出: 单端输入单端输出差动放大电路在输出端确定 的前提下, 可根据不同的输入端得到同相和反相的关系。
集成运算放大器
I RE
0.7 (U EE ) Re
U EE 0.7 Re
1 I EQ1 I EQ2 2 I Re
I EQ1 I EQ2 I EQ
I BQ1
I BQ2
I CQ1
集成运算放大器 U CE1 U CE2 U CC ICQ1Rc (0.7) U CC I CQ1Rc 0.7
也是相同的,因此其输出电压为0, 输出电压没有漂移, 其 过程表示如下:
IC1↑
UC1↓
T↑
UC1=UC2
UO=UC1-UC2= 0
IC2↑
UC2↓
可以看出,差动放大电路是利用电路的对称性来抑制零点
漂移的。差动放大电路两边对称性愈好,对零点漂移的抑制作
用就愈强。
集成运算放大器
差动放大电路不仅可以抑制由于外界因素变化所引起的 输出电压的变化,而且还可以抑制两输入端输入的大小相等、 方向相同的信号对输出端的影响, 这样的信号可以表示为

集成运算放大器及应用—集成运算放大器(电子技术课件)


(a)新国标符号
(b)以往用过的符号
图3.1.2 集成运放的符号
4.集成运放实物 (1)封装形式、引脚排列
金属壳封装
双列直插式 塑料封装
图3.1.3 集成运放封装与引脚图
图3.1.4 LM324引脚图
(2)运算放大器外形图
图3.1.5 集成运放实物图
三、理想集成运放的主要参数 1.理想集成运放
4.共模抑制比 KCMR 反映了集成运放对共模信号的抑制能力。
5.输入失调电压、电流 U IO 0 I IO 0 它是指集成运放输出电压为零时,两个输入端所加补偿电压的大小、两个输
入端的静态电流之差均为零。 6.上限截止频率 f H
反映集成运放的频率特性。
集成运放的线性应用(一)
3.2.1 集成运放的线性应用(一)
差模信号是指 ui1 = – ui2,即两个输入信号大小相同,极性相反。 共模信号是指 ui1 = ui2 ,即两个输入信号大小相同,极性相同。
2.输入电阻 rid
它是指集成运放在开环状态下,输入差模信号时两输入端之间的动态电阻, 反映差模输入时,集成运放向信号源索取电流的大小。
3.输出电阻 ro 0
二、集成运放的组成及符号 1.集成运放的组成框图
uid +
输入级
中间电压 放大级
输出级 uo
偏置电路
图3.1.1 集成运放的组成框图
2.各组成部分的特点
采用差分放大电路。要求输入电阻 高,输入端耐压高,抑制温度漂移 能力强,静态电流小。
采用共发射极放大 电路。要求有足够 的放大能力。
采用互补对称输出电 路。要求输出电压范 围宽,输出电阻小, 非线性失真小。
一、线性区的集成运放

2024年模电课件第四章集成运算放大电路


IC0
IR
VCC
U BE 0 R
T0管发射极电流与发射极电压之间的关系为:
U BE 0
UT
ln
IE0 IS
(1)
T1管发射极电流与发射极电压之间的关系为:
U BE 1
UT
ln
IE1 IS
(2)
由基极回路方程得:
U 2024/11/2B1E 0 U BE 1 I E1 Re 模电(课3件)
将式(1),式(2)代入式(3),同时考虑IC0IE0 IC1IE1
IR 2

当=2时 , 基 本 镜 像 恒 流 值I O
IR 2
IR怎202么4/11/算21 ?
增 加 模电T课2件管 后 ,IO
3 4
I

R


近I

R
二.威尔逊恒流源电路,试计算恒流输出值。
T1管是基准管U BE1 U BEQ 0.7V ,
UCEQ1 U BE 3 U BE1 1.4V工作在放大状态
将电路中的镜像直流电流源用等效恒流源代替,得到等效直流
通路如图3所示。
2024/11/21
模电课件
图3
(4) 交流分析 差分输入级中的T5、T6、T7管构成高精度镜像电流源作为差
分电路的有源负载。 电压放大级:复合管T16,T17,有源负载IC13 。 输出级中的R7,R8,T15组成倍增电路(交流短路), 给互补输出管T14,T18,T19提供静态偏置,以消除交越越失真。
所以线性区很窄。
2024/11/21
模电课件
§4.2集成运放中的电流源电路
集成运放中的电流源由晶体管或场效应管组成,其作用: 1、为各级放大器提供合适的静态工作点; 2、代替大电阻,以提高放大电路的放大能力。
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4.反相加法运算电路
if i1 i2
ui1 ui2 uo i1 i2 if R1 Rf R2
由此可得:
Rf Rf uo ui1 ui2 R2 R1
若 R1 R2 Rf ,则: uo (ui1 ui2 ) 式中负号是因反相输入引起的。该结果实现了 两信号ui1与ui2带加权系数(分别为Rf/R1和Rf/R2) 的相加。
第四单元 集成运算放大器
项目一 集成运算放大器的基本单元电路测试 项目二
有源滤波器和电压比较器测试
项目三
波形发生器测试
项目一 集成运算放大器的基本单元电路 测试 (一)集成运算放大器简介
1.集成运算放大器的组成和符号
图4-1 集成运算放大器
2.理想运算放大器的参数
(1)开环电压增益Aud→∞。此参数说明理想 集成运算放大器对于差模信号的放大倍数趋于 无穷大,但注意并非说明输出电压可以被放大 到无穷大,而是说明电压输入端输入的电压趋 于无穷小,在合理的范围内,我们可以把输入 电压看成为0,即后面要讲到的“虚短”的概念。 (2)差模输入电阻rid→∞。此参数说明对于 输入端的差模信号,由于输入电阻趋于无穷大, 所以输入端的输入电流趋于0,即后面要讲到的 “虚断”。
解:根据虚短原则,可知 u u 0 ,则:i1 = ui/R1; 根据虚断原则,if = i1,可得 uo if Rf ui Rf / R1 。 依据题意可得, Rf 3R1 =30k。
同相输入比例运算电路
根据运放工作在线性区的两条分析依据即 u u , i i 0 , 可知,因 i 0 ,故电阻 R2 上无电压降,则 u u ui , i1 if 。 由图 4-6 得:
4.常见集成运放芯片简介
图4-3 LM324引脚图
图4-4 MC4558C 引脚图
(二)模拟运算电路
1.反相输入比例运算电路
根据运放工作在线性区的两条分析依据即 u u , i i 0 , 可知,因 i 0 ,故电阻 R2 上无电压降,则 u u 0 , i1 if 。 由图 4-5 得:
解:根据虚断,由图 4-9 可得: R1 u uo R1 Rf
R3 ui R2 R3 又根据虚短,有: u u 所以: R3 R1 uo ui R1 Rf R2 R3 u R R3 uo 1 f ui R1 R2 R3 可见图 4-9 所示电路也是一种同相输入比例运算电路。代入数据得: 200 200 uo 1 1 2 (V) 100 100 200
解:输入级为电压跟随器,由于是电压串联负反馈,因而具有极高的输入电阻, 起到减轻信号源负担的作用。且 uo1 ui 1 V ,作为第二级的输入。 第二级为反相输入比例运算电路,因而其输出电压为: R 200 uo f uo1 1 2 (V) R1 100
例4-3
在图 4-9 所示电路中,已知 R1 = 100k,Rf = 200k, R2 = 100k,R3 = 200k,ui = 1V,求输出电压 uo。
i1 if 0 u u i R1 R1 u uo u u i o Rf Rf
R 由此可得: uo 1 f R1
ui
uo R 1 f ui R1
故闭环电压放大倍数为: Auf
例4-2
在图 4-8 所示电路中,已知 R1 = 100k,Rf = 200k, ui = 1V,求输出电压 uo,并说明输入级的作用。
i1 if ui u ui R1 R1 u uo u o Rf Rf
Rf ui R1
由此可得: uo ຫໍສະໝຸດ 式中的负号表示输出电压与输入电压的相位相反。 闭环电压放大倍数为: Auf
uo R f ui R1
例4-1 在图4-5中,如果R1为10k,要 求输出电压 ,请选择正确的Rf。
3.比例运算放大电路的一些问题
(1)平衡电阻。反相输入比例运算电路、同相输入 比例运算电路中的R2被称为平衡电阻。同样,加减法 电路中,都要注意平衡电阻的问题。本运算电路等使 用集成运放的书在原理讲解部分有的省略了平衡电阻 ,但在实际使用中为了电路的准确性,务必使集成运 放同相反相两端的电阻相等。
3.理想运算放大器的两个重要原则
虚短原则:在线性区,由于理想运算放大器开环 电压放大倍数Aod = ∞,所以
Ui U U U o / Aod 0
虚断原则:由于理想集成运算放大器的开环差模 输入电阻rid = ∞,输入偏置电流IB = 0,当然 不会向外部电路索取任何电流,因此其两个输入 端的电流都为零,集成运算放大器工作在线性区 时,其两个输入端均无电流,就好像集成运算放 大器和外部电路是断开的,故这一特点称为虚断。
2.理想运算放大器的参数
(3)输出电阻rod = 0。此参数说明输出的电压 和电流完全作用在负载上面,运放本身没有内阻, 输出电压、电流和负载电阻符合欧姆定律。 (4)共模抑制比KCMR→∞,即没有温度漂移。 此参数说明理想集成运算放大器对共模信号的放 大倍数趋于0,即同相输入端和反相输入端输入 信号的相同部分,无论是0V、2V还是10V,输出 端对此都无放大作用。共模信号不影响输出。 (5)开环带宽fH→∞。此参数说明理想集成运 算放大器对信号的频率适应性很好,任何频率的 信号都可以正常放大,即无频率选择性的问题。
例题4-4
设计一加法器,要求输入端电阻不少于10k,同时 实现 uo (2ui1 3ui2 ) 的运算。
Rf 2 解: 依据上式可知: R1
Rf 3 R2
取: R2 =10k ,有 Rf =30k , R1 =15k 。 平衡电阻: Rp R1∥R2∥Rf 5k
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