第四章集成运放教案

第4章集成运算放大器

本章要求：1．了解集成运算放大电路的组成与特点。

2．熟悉运算放大器的图形符号和工作特点。

3．掌握运算放大器闭环和开环状态下的分析方法。

4．熟悉单门限比较器、双门限比较器的组成和工作原理。本章重点：集成运放的符号、特点及其分析方法。

本章难点：集成运放的线性和非线性应用。

教学时数：4学时

教学方法：自学+多媒体教学

4.1 集成运算放大器简介

一、集成运算放大器的组成

1、输入级：输入电阻高，能减

小零点漂移和抑制干扰信号，都采用

带恒流源的差放。

2、中间级：要求电压放大倍数

高。常采用带恒流源的共发射极放大电路构成。

3、输出级：与负载相接，要求输出电阻低，带负载能力强，一般由互补对称电路或射极输出器构成。

4、偏置电路：向集成运放内部各级电路提供即合适又稳定的静态工作点电流，一般由各种电流源电路构成。

二、集成运放电路的图形符号及外形

三、集成运放的理想化条件

1、开环电压放大倍数趋于无穷，A

uo

® ¥ 。

2、差模输入电阻趋于无穷， r

id

® ¥。

3、开环输出电阻趋于0， r

o ® 0 。

教学方法说明

导入新课：

利用多媒体演示实际生产生活中集成运算放大器的外形和应用实例。

在讲集成运放的符号时，注意提醒学生旧的或国外的其他画法，如三角形画法。注意讲清符号中各个部分的含义。

4、共模抑制比趋于无穷， K

CMR

® ¥ 。

三、理想运放的两个重要结论

1、虚短----净输入电压u p－u N=0，即u p=u N 。

2、虚断----两个输入端的输入电流为零，即i p=i N=0。小结：

1、集成运算放大电路的组成及各部分电路的作用。

2、集成运算放大电路的图形符号及含义。

3、集成运算放大电路的理想化条件。

4、虚断和虚短。

布置作业：看书

对于理想运放的“虚断”和“虚短”，要说清物理含义，阐明来龙去脉。

4.2 集成运放的线性应用

一、比例运算电路 1、反相比例运算 （1）电路组成： ----输入信号和反馈信号都加在集成运放的反相输入端。 * Rf 为反馈电阻。 * R2为平衡电阻，取值为R2=R1//Rf ，抑制零点漂移。 （2）输出与输入信号的关系 因虚断，i += i – = 0 ， 所以 i 1 » i f 因虚短, 所以u –=u += 0，称反相输入端“虚地”— 反相输入的重要特点。 （3）电路特点：

① A u f 为负值，即 u o 与 u i 极性相反。因为 u i 加在反相输入端。 ② A u f 只与外部电阻 R 1、R F 有关，与运放本 身参数无关。 ③ | A u f | 可大于 1，也可等于 1 或小于 1 。 ④ 因u –= u += 0 ， 所以反相输入端“虚地”。

⑤ 电压并联负反馈，输入、输出电阻低，r i = R 1。共模输入电压低。

2、同相比例运算 （1）电路组成

平衡电阻R 2=R 1//R F

（2）输出与输入信号的关系 因虚断，所以u + = u i 因虚短，所以 u – = u i ，

反相输入端不“虚地”

（3）电路特点

① A u f 为正值，即 u o 与 u i 极性相同。因为 u i 加在同相输入端。 ② A u f 只与外部电阻 R 1、R F 有关，与运放本 身参数无关。 ③ A u f ≥ 1 ，不能小于 1 。

④u – = u + ≠ 0 ，反相输入端不存在“虚地”现象。

复习虚短和虚

断的特点。

引导学生自行推出反相比例运算的特点。

引导学生根据反相比例运算电路的推导过程，来推出同相比例运算的输出和输入的关系及电路特点。

F o f R u u i -=-i

1F o u R R u -=1

F i o f R R u u A u -==o

F

11

u R R R u +=

-i

1

F o )1(u R R

u +=1

F i o f 1R R u u A u +==

⑤电压串联负反馈，输入电阻高、输出电阻低，共模输入电压可能较高。

二、和差运算电路 1、反相求和电路 （1）电路组成

----增加多个输入信号

（2）输出与输入关系

如果使R 1 = R 2 =R 3 = R ，则

如果使R f = R ，则 2、差动输入电路 （1）电路组成

----减法运算电路可看作是反相比例运算电路与同相比例运算电路的叠加。

（2）输出与输入关系

----利用叠加原理

如果R1=R2，R3=R4，则 例：P76-4-1

三、积分、微分运算电路 1、积分运算电路 i 1 = i f

复习基尔霍夫定律。

学生自行分析输出与输入的关系。

复习叠加原理的解题方法。

教师引导

)

///(3i32i21i1f o R U R U R U R R i U f f ++-=-=3

21i i i i f ++=)(i3i2i1f

o U U U R

R U ++-

=)(i3i2i1o U U U U ++-=1i 1F o u R R u -='++=''u R R u )1(1

F o 2

i 3 231F )1(u R R R R R

++=o o

o u u u ''+'=1i 1

F 2i 3 231F )1(u R R u R R R R R -++=)(i1i21

f o U U R R U -=R

u i R i =

t

u C

i C c d d =c

R i i =t

u C R u C d d i

=t u C d d o

-=()⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣⎡+-=⎰0d 10i o C t u t u C R u ()

0d 1 o

i

u t u RC t

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i

o u RC

1u