第15讲 5.3节集成运算放大电路的基本组成
合集下载
集成运算放大电路精品PPT课件
例2.3.1
VP
直流电压表电路如图所 示，磁电式电
+
流表指针偏移满刻度时 ，流过动圈电
+
Vs
流I M 100uA.当R1 2M时，可测的 -
-
I1 Ii
IM
最大输入电压 VS(max) ?
R1 VN Rm
解：VP VS VN , I i 0, 则有
IM
I1
VN R1
VS R1
VS(max) I M R1 100 106 A 2 106 200V
vO
R2 R1
(1
R4 R2
R4 R3
)vI
(1
R4 R3
)vI
R4 = 99k
R3 = 1k
作业：2.3.2 2.3.5
2.4 同相输入和反相输入放大电 路的其他应用
2.4.1 求差电路
R2
vP vN
vi1 R1
vi2
R1
_
vo
+
i2 R2 M R3 i4
Av
vo vi
R2 R1
(1
R3 R2
R3 ) R4
i3 R4
Av
390 51
1
390 390
390 R4
100
i1
vi R1
_ +
+
vo
R4 35.2k
(3) Av
Rபைடு நூலகம் R1
RP
R2 Av R1 100 51k 5100k
设计例题
设计要求：
Ri = 1M ，AV = -100
运放线性应用的条件
结论：运放工作在线性区的条 件是在电路中加入负反馈。
集成运算放大器
A/D转换方法
– 计数法 速度慢 – 双积分式A/D转换器 精度高、干扰小 速度慢 – 逐次逼近式A/D转换器 原理同计数式相似，只是从最高位开始，通过试探值来计数。
例1：ADC0804 （8位,100us,转换精度 ±1LSB,内带可控三态门）。
例2：ADC570 (输入电压：0~10V 或 -5V~+5V）
例3. 8位以上A/D转换器和系统连接。 ADC1210：12位，100us，启动端SC，结束转换CC。
例4. ADC0809: 逐次逼近式8通道8位ADC。
同时有模拟电路和数字电路的系统中地 线的连接
模拟电路 ADC DAC 数字电路
模拟电路 AGND
数字电路 DGND
模拟地
公共接地点
if RF
R1 R2
R3 RP
－ ＋
u0
ui 1 ui 2 ui 3 uo R1 R2 R3 Rf 可得： uo R f ( ui 1 ui 2 ui 3 ) R1 R2 R3 若R1=R2=R3=R，则 u R f ( u u u ) o i1 i2 i3 R
集成运算放大器
1．集成运算放大器概述
集成运算放大器是一种高电压增益、高输入电阻和低输出 电阻的多级直接耦合放大电路，一般由四部分组成：
输入级：一般是差动放大 器，利用其对称特性可以 提高整个电路的共模抑制 比和电路性能，输入级有 反相输入端“-”、同相 输入端“+”两个输入端； 中间级：的主要作用是
3、差动比例运算电路
R1=R2，R’=RF Uo=-RF/R1(Ui1-Ui2)
差动比例运算电路 又称减法运算电路
集成运算放大电路
功耗
描述放大电路在工作过程 中消耗的能量，包括静态
电流、动态功耗等。
参数与性能指标的测试方法
01
02
03
输入阻抗测试
通过测量输入电压和电流 的比值来计算输入阻抗。
输出阻抗测试
通过测量输出电压和电流 的比值来计算输出阻抗。
开环增益测试
通过测量放大电路在不同 频率下的电压增益来计算 开环增益。
参数与性能指标的测试方法
描述放大电路对电源的需求和 功耗特性，包括电源电压、静 态电流等。
主要性能指标
线性度
描述放大电路输出信号与输 入信号之间的线性关系，包 括失真度、线性范围等。
精度
描述放大电路输出信号的 精度和稳定性，包括失调
电压、失调电流等。
带宽
描述放大电路在不同频率下 的响应速度和带宽范围，包 括通频带、增益带宽积等。
集成运算放大电路
目录
• 集成运算放大电路概述 • 集成运算放大电路的应用 • 集成运算放大电路的参数与性能指标 • 集成运算放大电路的设计与实现 • 集成运算放大电路的发展趋势与展望
集成运算放大电路概
01
述
定义与特点
定义
集成运算放大电路是一种将差分 输入的电压信号转换成单端输出 的电压信号，并实现电压放大的 集成电路。
特点
具有高放大倍数、高输入电阻、 低输出电阻、低失真度、低噪声 等优点，广泛应用于信号放大、 运算、滤波等领域。
工作原理
差分输入
集成运算放大器采用差分输入方式， 将两个输入端之间的电压差作为输入 信号。
放大与输出
反馈机制
集成运算放大器采用负反馈机制，通 过反馈网络将输出信号的一部分反馈 到输入端，以改善电路的性能。
集成运算放大器构成的基本运算电路
R1上的电流i1与Rf上的电流if有什么关系？为什么？
2、R在1上同的相电比流例Vi运V1N与N==放VVRPP=中=f0上u，i 的反电相流端if有的R什电f 么位ifi关f N系为？多为大什？么？
ui RR1 1i1
ui
i1 RR2 2
－ ＋∞
＋
uo
说教学程序
根据结论： i 1＝ i f
VN = 0
说教法
1、教学方法
2、教学准备
多媒体设备、PPT课件、FLASH动画等
学情分析
理论推导
厌学 弱
抽象思维
实验观察
乐学 强
形象直观
说学法
１、重视对基础知识的掌握，如“虚短”、“虚断”、 “虚地” 的定义，在理解的基础上识记，做到人人过关。 2、在掌握定义的基础上通过动画演示、多媒体等直观教 学，引导学生去理解领悟教学内容。 3、经过观察、讨论、思考，使学生发挥学习的主动性。 4、归纳总结，学会理清知识的条理与结构。
集成运算放大器构成的 基本运算电路
龙港第二职业学校 郑祥仲
说教材 说教法
说学法 说教学程序
说教材
1、本节课的地位和作用
本节课主要阐述了反相比例运放与同相比例运放的电路 结构和电压放大倍数的推导过程。本节之前，学生已经学习 了理想集成运放的两个重要结论。本节将使这两个重要结论 得到充分的应用。另外，学好本课内容，也是为学习后续复 杂运算电路做准备。所以，本节内容在教材中起到承上启下 的作用。
故入 但简端又称的不为电是“流断虚通 路短常 故”为 简。零 称
， 为
端为“I+ 虚地点”。
“虚断”。
I－
I－
I+
VI+≈ VI-
集成运算放大器的基本运算电路要点
集成运算放大器的基 本运算电路要点
• 集成运算放大器概述 • 集成运算放大器的线性应用 • 集成运算放大器的非线性应用 • 集成运算放大器的实际应用 • 集成运算放大器的选择与使用注意事项
目录
Part
01
集成运算放大器概述
定义与特点
定义
集成运算放大器是一种高放大倍 数的多级直接耦合放大电路，主 要用于信号的电压放大。
积分器的应用场景
积分器电路广泛应用于信号处理、控制系统、测量仪器等领域，用于实现信号的平滑处理 和时间常数提取等功能。
微分器电路
01
微分器电路的工作原 理
微分器电路是集成运算放大器的一种 非线性应用，用于将输入信号进行微 分运算。微分器电路由运算放大器和 RC电路组成，通过正反馈实现微分功 能。
02
03
比较器的应用场景
比较器电路广泛应用于各种电子设备和系统中，如自动控制系统、信号
处理、测量仪器等。
积分器电路
积分器电路的工作原理
积分器电路是集成运算放大器的一种非线性应用，用于将输入信号进行积分运算。积分器 电路由运算放大器和RC电路组成，通过负反馈实现积分功能。
积分器的输入与输出关系
积分器的输出信号与输入信号的时间积分成正比，即输出信号的幅度随着时间的增加而增 加。
同相输入电路
STEP 01
STEP 02
STEP 03
输出电压与输入电压的增 益由反馈电阻决定。
输出电压与输入电压的相 位相同。
输出电压与输入电压成正 比关系。
加法器电路
可以将多个输入信号 相加。
可以通过改变反馈电 阻实现比例系数调整。
输出电压等于所有输 入信号的电压之和。
减法器电路
• 集成运算放大器概述 • 集成运算放大器的线性应用 • 集成运算放大器的非线性应用 • 集成运算放大器的实际应用 • 集成运算放大器的选择与使用注意事项
目录
Part
01
集成运算放大器概述
定义与特点
定义
集成运算放大器是一种高放大倍 数的多级直接耦合放大电路，主 要用于信号的电压放大。
积分器的应用场景
积分器电路广泛应用于信号处理、控制系统、测量仪器等领域，用于实现信号的平滑处理 和时间常数提取等功能。
微分器电路
01
微分器电路的工作原 理
微分器电路是集成运算放大器的一种 非线性应用，用于将输入信号进行微 分运算。微分器电路由运算放大器和 RC电路组成，通过正反馈实现微分功 能。
02
03
比较器的应用场景
比较器电路广泛应用于各种电子设备和系统中，如自动控制系统、信号
处理、测量仪器等。
积分器电路
积分器电路的工作原理
积分器电路是集成运算放大器的一种非线性应用，用于将输入信号进行积分运算。积分器 电路由运算放大器和RC电路组成，通过负反馈实现积分功能。
积分器的输入与输出关系
积分器的输出信号与输入信号的时间积分成正比，即输出信号的幅度随着时间的增加而增 加。
同相输入电路
STEP 01
STEP 02
STEP 03
输出电压与输入电压的增 益由反馈电阻决定。
输出电压与输入电压的相 位相同。
输出电压与输入电压成正 比关系。
加法器电路
可以将多个输入信号 相加。
可以通过改变反馈电 阻实现比例系数调整。
输出电压等于所有输 入信号的电压之和。
减法器电路
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
用
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
集成运算放大器的组成及典型结构
集成运算放大器的组成及典型结构
来源：作者：
集成运算放大器是一种具有很高放大倍数的多级直接耦合放大电路。
特点：高增益、高可靠性、低成本、小尺寸
集成运放内部结构(举例)
集成运放的主要技术指标
1、开环差模电压增益 Auo
无反馈时的差模电压放大倍数。
一般Auo在100～120dB左右，高增益运放可达140dB以上。
2、输入电阻 Rid
差模输入时，运算放大器在开环条件下两个输入端的动态电阻。
集成运放的Rid 低的可为几十千欧，高质量的可达几兆欧。
通常在10K~3M之间。
3.开环输出电阻Rod
运放无外加反馈回路时的输出电阻。
Rod愈小，带负载能力愈强，一般在20—200Ω之间。
4、共模抑制比
其典型值在80dB以上，性能好的高达180dB。
5、最大差模输入电压
运放两输入端能承受的最大差模输入电压，超过此电压时,差分管将出现反向击穿现象。
6、最大共模输入电压
运放共模输入电压的允许范围。
超过此值时，差分对管将出现饱和现象，失去共模抑制能力。
7、最大输出电压
能使输出和输入保持不失真关系的最大输出电压。
集成运算 放大电路
4. 设置所需放电能量，按下energy select钮，单相波除 颤能量选择360焦耳，双相波除颤选择200焦耳。
5. 充电，按下charge钮，充电完毕后红灯亮。
上一页 下一页 返回
第一节 心脏除颤仪
安放电极板，前-侧位，前电极板（STERUM）置于胸骨右 缘第二肋间（心底部）即右侧锁骨下方，侧电极板（APEX） 放在左侧腋中线第五肋间（心尖部），电极的中心适在腋中 线上，两者间距不得少于10cm，并与胸壁紧密接触，以保 证电流最大限度通过心肌。若取前后位，电极板分别放在心 尖部和右肩胛下角处。
二、集成运放的主要参数 集成运放的参数是评价其性能优劣的主要技术指标，也是正
确选择和使用它的基本依据。 开环差模电压增益是指集成运放在开环状态（即无外加反馈
回路）下输出空载时的直流差模电压放大倍数。
上-页 下-页 返回
第二节 集成运算放大电路
最大共模输入电压Uicmax运放对共模信号有抑制能力，但这 个能力只是在规定的限制值内才有，一般运放的Uicmax接近 或高于电源电压。
第五章 集成运算放大电路
第一节 直接耦合放大电路和差动放大电 路
第二节 集成运算放大电路 第三节 基本运算放大电路 第四节 集成运算放大电路的应用
第一节 直接耦合放大电路和差动放大 电路
一、直接耦合放大电路 1．级间耦合方式 由于集成运放要求能放大交流信号和直流信号，所以集成运
放的级间耦合不能采用具有隔断直流作用的电容耦合和变压 器耦合，必须采用直接耦合方式将放大器的级与级之间直接 连接，或采用能通过直流的电阻性元件（如电阻、二极管、 稳压管等）相连。但采用直接耦合方式以后，各级的静态工 作点不再独立，而是互相牵制。所以必须采取一定的措施， 保证各级有合适的工作状态和足够的动态范围。 图5-1和图5-2所示即为两种常用的直接耦合方式。
5. 充电，按下charge钮，充电完毕后红灯亮。
上一页 下一页 返回
第一节 心脏除颤仪
安放电极板，前-侧位，前电极板（STERUM）置于胸骨右 缘第二肋间（心底部）即右侧锁骨下方，侧电极板（APEX） 放在左侧腋中线第五肋间（心尖部），电极的中心适在腋中 线上，两者间距不得少于10cm，并与胸壁紧密接触，以保 证电流最大限度通过心肌。若取前后位，电极板分别放在心 尖部和右肩胛下角处。
二、集成运放的主要参数 集成运放的参数是评价其性能优劣的主要技术指标，也是正
确选择和使用它的基本依据。 开环差模电压增益是指集成运放在开环状态（即无外加反馈
回路）下输出空载时的直流差模电压放大倍数。
上-页 下-页 返回
第二节 集成运算放大电路
最大共模输入电压Uicmax运放对共模信号有抑制能力，但这 个能力只是在规定的限制值内才有，一般运放的Uicmax接近 或高于电源电压。
第五章 集成运算放大电路
第一节 直接耦合放大电路和差动放大电 路
第二节 集成运算放大电路 第三节 基本运算放大电路 第四节 集成运算放大电路的应用
第一节 直接耦合放大电路和差动放大 电路
一、直接耦合放大电路 1．级间耦合方式 由于集成运放要求能放大交流信号和直流信号，所以集成运
放的级间耦合不能采用具有隔断直流作用的电容耦合和变压 器耦合，必须采用直接耦合方式将放大器的级与级之间直接 连接，或采用能通过直流的电阻性元件（如电阻、二极管、 稳压管等）相连。但采用直接耦合方式以后，各级的静态工 作点不再独立，而是互相牵制。所以必须采取一定的措施， 保证各级有合适的工作状态和足够的动态范围。 图5-1和图5-2所示即为两种常用的直接耦合方式。