第2章运放及应用.ppt
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1、1,第二章 集成运放及其基本应用,2.2 理想运放在线性区常用电路,2.3 理想运放在非线性区常用电路,2.1 集成运算放大器,2,2.1 集成运算放大器,集成运算放大器(集成运放、运放):是由多级直接耦合放大电路组成的高增益模拟集成电路。,(a)双列直插式,(b)圆壳式,(c)扁平式,集成运放的外形:,3,运算放大器外形图,4,运算放大器外形图,5,A741外形图:,运放的电路符号:,2.1.1 集成运放的电压传输特性,6,集成运放的主要技术指标,集成运算放大器的符号,一、开环差模电压增益 Aod,一般用对数表示,定义为,单位:分贝,理想情况 Aod 为无穷大; 实际情况 Aod 为 100
2、 140 dB。,图 5.2.1 运算放大器的符号,7,二、输入失调电压 UIO,三、输入失调电压温漂 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。,定义:,一般运放为 每度 10 20 V;,高质量运放低于每度 0.5 V 以下;,8,四、输入失调电流 IIO,五、输入失调电流温漂 IIO,当输出电压等于零时,两个输入端偏置电流之差,即,定义:,一般运放为 几十 一百纳安;高质量的低于 1 nA。,定义:,一般运放为 每度几纳安;高质量的每度几十皮安。,9,六、输入偏置电流 IIB,七、差模
3、输入电阻 rid,八、共模抑制比 KCMR,定义:,输出电压等于零时,两个输入端偏置电流的平均值。,定义:,一般集成运放为几兆欧。,定义:,多数集成运放在 80 dB 以上,高质量的可达 160 dB。,10,九、最大共模输入电压 UIcm,输入端所能承受的最大共模电压。,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。,11,十二、 单位增益带宽 BWG,Aod 降至 0 dB 时的频率,此时开环差模电压放大倍数等于 1 。,十三、 转换速率 SR,额
4、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。,12,理想运算放大器,理想运放的技术指标,开环差模电压增益 Aod = ;,输出电阻 ro = 0;,共模抑制比 KCMR = ;,差模输入电阻 rid = ;,UIO = 0、IIO = 0、 UIO = IIO = 0;,输入偏置电流 IIB = 0;,- 3 dB 带宽 fH = ,等等。,13,线性区电压传输特性:,差模输入信号:,开环电压放大倍数:Auo,14,理想运放工作在线
5、性区时的特点,输出电压与其两个输入端的电压之间存在线性放大关系,即,理想运放工作在线性区特点:,1. 理想运放的差模输入电压等于零,即,“虚短”,集成运放的电压和电流,15,2. 理想运放的输入电流等于零,由于 rid = ,两个输入端均没有电流,即,“虚断”,16,2.1.2 理想集成运放及不同工作区的特点,理想运放的参数: (1)Auo; (2)输入电阻Ri ; (3)输出电阻Ro 0 ;(4)通频带fbw ,工作在线性区的特点: (1)虚短路uP uN (2)虚断路iP 0 、 iN 0,工作在非线性区的特点: (2)虚断路iP 0 、 iN 0,17,例如F007开环时Auo=105,
6、 Uom=10V, Uom=+10V, 则差模输入信号的线性区为-0.1mV+0.1mV。 如果外加负反馈, 使闭环增益Au=100, 则差模输入信号的线性区为-100mV+100mV。,运放必须加负反馈才可以工作在线性区。,小结: 如果运放应用电路中引入了负反馈,则在输入信号一个较大范围内,集成运放工作在线性工作区; 分析集成运放线性应用电路时,注意应用“虚短”和“虚断”两个重要特点。 若集成运放工作于开环或正反馈状态,则运放处于开关状态,输出电压在正、负饱和值之间转换。注意:不存在 “虚短”现象,仍存在“虚断”现象。,18,2.2 理想运放在线性区常用电路,2.2.1 基本运算电路 1.
7、比例运算电路 2. 加减运算电路 3. 积分、微分电路,2.2.2 有源滤波电路 1. 一阶有源低通滤波电路 2. 一阶有源高通滤波电路 3. 带通滤波电路,19,2.2.1 基本运算电路,1. 比例运算电路,1) 同相比例运算电路,又由“虚短” 知:uP = uN = ui,iN = 0,由“虚断” 知:,特点: 输出与输入同相且成比例 输入电阻很高 输出电阻很低,为使两个输入端特性对称,一般取R1 = R2 / Rf 。,20,同相比例运算电路实例:电压跟随器,由前面的分析可知,当 Rf = 0 或 R2 = 时, 有 Au = 1,21,2) 反相比例运算电路,一般取R1 = R2 /
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