第10章集成运算放大器.ppt
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1、1,第 10 章 集成运算放大器,10.1 集成运算放大器的概述,10.2 反馈的基本概念,10.3 理想运算放大器,10.4 基本运算电路,10.6 RC 正弦波振荡电路,10.5 电压比较器,*10.7 有源滤波器,下一章,上一章,返回主页,2,特点 输入级采用差分放大电路,KCMRR 和 ri 很高。 中间级采用多级共射电路,起电压放大作用。 输出级采用互补对称放大电路和共集放大电路, ro 很小,带负载能力很强。 直接耦合的多级放大电路,电压放大倍数很高。 体积小、重量轻、功耗低、可靠性高。,10.1 集成运算放大器的概述,一、集成运算放大器的组成,输入端,输出端,3,集成运算放大器的
2、管脚和外部接线图,运算放大器的符号,同相输入端,反相输入端,输出端,4,uO= f(uD) 线性区 uO = Ao uD = Ao ( uu) 饱和区 正饱和电压: uO =UOMUCC 负饱和电压: uO =UOMUEE,二、电压传输特性,负饱和区,正饱和区,线性区,5,净输入 信号 xD,比较环节,开环放大倍数:,闭环放大倍数:,反馈系数:,一、基本概念,10.2 反馈的基本概念,6,二、反馈的分类和判断 1. 正反馈和负反馈 正反馈: xF 与 xI 作用相同, 使 xD 增加; 负反馈: xF 与 xI 作用相反, 使 xD 减小。,iD= iIiF,uD= uIuF,正反馈,负反馈,
3、判断方法:瞬时极性法。, uF , uD ,7,2. 电流反馈和电压反馈 电流反馈:反馈信号取自输出电流,xF iO; 电压反馈:反馈信号取自输出电压,xF uO。,输出端短路法: 令RL= 0,此时 uO=0, 若 xF = 0 则为电压反馈,否则为电流反馈。,电流反馈,电压反馈,输出端开路法: 令RL=,此时 iO=0, 若 xF = 0 则为电流反馈,否则为电压反馈。, uF , uD ,8,3. 串联反馈和并联反馈 串联反馈: xF 与 xI 以串联的形式作用于净输入端; 并联反馈: xF 与 xI 以并联的形式作用于净输入端。,并联反馈,串联反馈,串联反馈在输入端是以电压的形式出现的
4、; 并联反馈在输入端是以电流的形式出现的。,9,三、负反馈对放大电路性能的影响,Xd = Xi Xf,当|F |Ao |1, 称为深度负反馈,| Af | | Ao |,10,1. 提高了电压放大倍数的稳定性,故电压放大倍数的稳定性提高了。,1,若为深度负反馈, | F | Ao | 1,11,例 10.2.1 某放大电路的 | Ao | =1 000,由于某一原因, 使其变化率为 ,若电路的反馈系数 | F | = 0.009,则闭环电压放大倍数的变化率?,= 2%,解,12,2. 加宽了通频带,未加入反馈后,加入反馈后,13,电压负反馈:稳定 uO 电流负反馈:稳定 iO 5. 改变了输入
5、电阻或输出电阻 串联反馈:ri 并联反馈:ri 电压负反馈:ro 电流负反馈:ro,4. 稳定了输出电压或输出电流,3. 改善非线性失真,无负反馈,有负反馈,14,10.3 理想运算放大器,一、理想运放的主要条件 开环电压放大倍数:Ao 开环输入电阻:ri 开环输出电阻:ro0 共模抑制比:KCMRR ,理想运放的符号:,15,二、理想运放的电压传输特性,uO = UOMUCC,(2) 当 uu时, 即 uD 0,uO =UOMUEE,(1) 当 u u时, 即 uD 0,1. 工作在饱和区时的特点 不加反馈时,稍有 uD 即进入饱和区。,16,2. 工作在线性区时的特点 引入深度负反馈后,u
6、O 是个有限值。,(1) Ao,= 0,u = u,(2) ri,= 0,(3) ro0,uOL= uOC,故称为虚短路,故称为虚断路。,即输出电压不受负载的影响。,17,10.4 基本运算电路,一、比例运算电路 1. 反相比例运算电路,u= u= 0,iD = 0 i1 = iF,虚地,18, uO 与 uI 成反相比例; uO 的大小只与外接元件 R1 、 RF 的阻值和 uI 有关。 若 R1 = RF ,则 uO = uI 。 故称为反相器。 R2为平衡电阻: R2 = R1RF,说明,19,2. 同相比例运算电路,不是虚地,u= u = uI iD = 0 iF = i1,20,说明
7、, uO 与 uI 同相位,且 Af1; uO 的大小只与外接元件 R1、RF 的阻值和 uI 有关。 若 RF = 0, R1 = , R2 = 0 时,uO = uI 称为电压跟随器 平衡电阻: R2 = R1RF,电压跟随器,21,例 10.4.1 应用运放来测量电阻的原理电路如图所示, 其中 uI =U = 10V,输出端接有满量程为 5V 的电压表,被 测电阻为Rx。(1) 试找出被测电阻的阻值Rx与电压表读数之 间的关系;(2)若使用的运放为CF741型,为了扩大测量电阻 的范围,将电压表量程选为是否有意义?,解 (1),=105 uO ,22,所以:,(2) 查附录可知,CF74
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