电工与电子技术第三章 集成运算放大器及其应用精品PPT课件
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IC1IC2 UC1EUC2E U O U C1 E U C2E 0
温度上升，引起两边电流变化
IC1IC2
U C1E U C2E
U O U C 1 E U C 2 E 0
由于电路对称，零漂被抑制。
2. 动态工作原理
差模信号－－极性相反，幅值相同的信号。 u i1=－u i2
共模信号－－极性相同，幅值相同的信号。
的电路系统，此时的放大倍
数叫开环放大倍数。 uo 闭环系统：加上反馈网络时
的电路系统，此时的放大倍 数叫闭环放大倍数。
理想运放的电压传输特性 ui ≠0， |uO|＝±UOM
uO
+UOM
即u+ ≠ u－时，运放处于 非线性区。
ui
－UOM
运算放大器的分析特点 1. 线性区
uΒιβλιοθήκη Baidu u+
ui
AOUi
uo
二、集成运算放大器的简单介绍
1. 集成运放的组成
抑制零漂，共 模抑制比高
低输出电阻， 多采用射随器
输入
差动输 入级
提供各级 静态电流
中间级
输出级 输出
偏置电路 放大作用的 主要单元
2. 集成运放的管脚图及符号
F007管脚图
符号
8765
F 741
（F 0 07）
1234
u－ u+
A B
－ ＋AV
第三章 集成运算放大器及其应用
第一节 直接耦合放大器 第二节 差动放大电路 第三节 集成放大器简介 第四节 集成运放在信号运算电路中的应用 第五节 放大电路中的负反馈 第六节 集成运放在信号处理方面的应用
作 业
返回
第一节 直接耦合放大器
级与级之间不经电抗元件而直接连接的方式， 称为直接耦合。
UCC
第二节 差动放大电路
基本差动放大电路 典型差动放大电路 具有恒流源的差动放大电路 差动放大电路的输入输出方式
一、基本差动放大电路
RB2 RC
uo
RB1 V1
ui1
ui
RC V2
＋UCC RB2
电路由两
RB1 个特性完全
相同的基本
放大电路组
ui2
成。
1. 抑制零点漂移的原理 静态时，Ui1=Ui2=0，由于电路对称
第三节 集成放大器简介
集成运算放大器的特点 集成运算放大器的简单介绍 集成运算放大器的主要技术指标 集成运算放大器的理想化模型 集成运算放大器的电压传输特性及其分 析特点
一、集成运算放大器的特点
集成电路：将整个电路中的元器件制作在一 块硅基片上，构成完整的能完成特定功能的电 子电路。
运算放大器：具有高放大倍数、高输入电阻、 低输出电阻的直接耦合放大器。
虚短
uO＝AO（u＋－u－）
集成运放两个输入端
AO≈∞
之间的电压通常非常接 近于零，但不是短路， 故简称为“虚短”。
u＋－u－≈uo／AO≈0
u＋≈u－
当u＋＝0 （接地） u － ≈ u ＋≈ 0 称此时的反相输入端为“虚地点”。反之，
也成立。
虚断 流入集成运放两个输
u－ I－ u+ I+
AOUi
其其值值越越小高越越好好 （01.054～～51m07V））
52.. 输最入大失输调出电电流压IUiOopp 输入电压为零时，流入放大器两个输入端
的静输态出基不极失电真流的之最差大。输出电压值
6. 共模I抑iO＝制I比B1－KCIMB2R 其值越小越好 （1nA~10nA）
四、集成运算放大器的理想化模型
实际运放
u－ u+
ui
ri ro
AOUi
理想运放
u－ u+
ui
AOUi
AO很高，> 104 ri很高，几十~几百KΩ uo rO很低，几十~几百Ω KCMR 很高
AO＝∞ ri=∞ uo rO=0 KCMR＝∞
五、集成运算放大器的电压传输特性 及其分析特点
运算放大器的电压传输特性
集成运放的输出电压uO与输入电压ui (u+－u－)
各级工作点相互影响 适于放大直流或变化缓慢的信号 电压放大倍数为各级放大倍数之积 零点漂移
零点漂移---当输入信号为零时，输出端电 压偏离原来的起始电压缓慢地无规则的上下漂 动，这种现象叫零点漂移。
产生原因---温度变化、电源电压的波动、电 路元件参数的变化等等。
第一级产生的零漂对放大电路影响最大。
＋
F
uo
信号从反相输入端输入时，A --- 反相输入端
输出与输入相位相反。
B --- 同相输入端
信号从同相输入端输入时， F --- 输出端 输出与输入相位相同。
三、集成运算放大器的主要技术指标
31..开输环入差失模调放电大压倍Ui数O Auo 在输当入运无端放输加在入入开信的环号补时时偿的，电差为压模使。放输大出倍的数电压值为零，
uo
入端的电流通常为零， 但又不是断路故简称为 “虚断”。
∵ ri≈∞ I－≈I+ ≈0
2. 非线性区
在非线性区，虚短概念不成立，但虚断 概念成立。
第四节 集成运放在信号运算 电路中的应用
分析线性区理想运放的两个概念 基本运算电路
一、分析线性区理想运放的两个概念
虚短
u＋≈u－
虚断
u－ I－ u+ I+
之间的关系uO＝f (ui) 称为集成运放的电压传输特
性。 uO＝AO ui
uO 非线性区
引入深=度A负O(u反+－馈u，－) +UOM
u运工i 可>放作|以在uU工i在i<M使线作|非|U运性，在线iM放区运|线性，工。放性区作饱区和，
－UOM
ui 线性区
反馈电路
ud
－ ＋∞
＋
开环系统：不加反馈网络时
u i1= u i2
差模输入（信号）
ui1 ui2 ui 2
IC 1IC 2
U C1E U C2E u 0 U C 1 E Δ U C 2 E 2 U C 1E
A d2U C1E /ui 2U C1E /2ui1 U C1E /ui1
共模输入（干扰信号）
ui ui1ui20
IC1IC2
U C 差1 动E 放U 大C 电2 E 路对差u O 模 信 号U C 有1 放 E 大U 作C 用2 E ，0
对共模信号有抑制作用。
AC 0
共模抑制比（KCMR）
KCMR是衡量放大信号的能力的技术指标。
Ad:差模放大倍数；AC:共模放大倍数
KC MR
Ad AC
KCMR 越大，抑制共模信号越强。
AOUi
uo
I－≈I+ ≈0
二、基本运算电路
比例电路
1. 反相比例电路 Rf if
ui R1 i1 R2
－ ＋∞
＋
Auf
uo ui
Rf R1
∵ i+≈0 （虚断）
∴ u +＝0
u +≈ u －≈0 （虚地点）
uo
i1=u i／R1 if = u－－uo=－uo／Rf
∵ i －≈ i +＝0
∴ i 1＝ i f
温度上升，引起两边电流变化
IC1IC2
U C1E U C2E
U O U C 1 E U C 2 E 0
由于电路对称，零漂被抑制。
2. 动态工作原理
差模信号－－极性相反，幅值相同的信号。 u i1=－u i2
共模信号－－极性相同，幅值相同的信号。
的电路系统，此时的放大倍
数叫开环放大倍数。 uo 闭环系统：加上反馈网络时
的电路系统，此时的放大倍 数叫闭环放大倍数。
理想运放的电压传输特性 ui ≠0， |uO|＝±UOM
uO
+UOM
即u+ ≠ u－时，运放处于 非线性区。
ui
－UOM
运算放大器的分析特点 1. 线性区
uΒιβλιοθήκη Baidu u+
ui
AOUi
uo
二、集成运算放大器的简单介绍
1. 集成运放的组成
抑制零漂，共 模抑制比高
低输出电阻， 多采用射随器
输入
差动输 入级
提供各级 静态电流
中间级
输出级 输出
偏置电路 放大作用的 主要单元
2. 集成运放的管脚图及符号
F007管脚图
符号
8765
F 741
（F 0 07）
1234
u－ u+
A B
－ ＋AV
第三章 集成运算放大器及其应用
第一节 直接耦合放大器 第二节 差动放大电路 第三节 集成放大器简介 第四节 集成运放在信号运算电路中的应用 第五节 放大电路中的负反馈 第六节 集成运放在信号处理方面的应用
作 业
返回
第一节 直接耦合放大器
级与级之间不经电抗元件而直接连接的方式， 称为直接耦合。
UCC
第二节 差动放大电路
基本差动放大电路 典型差动放大电路 具有恒流源的差动放大电路 差动放大电路的输入输出方式
一、基本差动放大电路
RB2 RC
uo
RB1 V1
ui1
ui
RC V2
＋UCC RB2
电路由两
RB1 个特性完全
相同的基本
放大电路组
ui2
成。
1. 抑制零点漂移的原理 静态时，Ui1=Ui2=0，由于电路对称
第三节 集成放大器简介
集成运算放大器的特点 集成运算放大器的简单介绍 集成运算放大器的主要技术指标 集成运算放大器的理想化模型 集成运算放大器的电压传输特性及其分 析特点
一、集成运算放大器的特点
集成电路：将整个电路中的元器件制作在一 块硅基片上，构成完整的能完成特定功能的电 子电路。
运算放大器：具有高放大倍数、高输入电阻、 低输出电阻的直接耦合放大器。
虚短
uO＝AO（u＋－u－）
集成运放两个输入端
AO≈∞
之间的电压通常非常接 近于零，但不是短路， 故简称为“虚短”。
u＋－u－≈uo／AO≈0
u＋≈u－
当u＋＝0 （接地） u － ≈ u ＋≈ 0 称此时的反相输入端为“虚地点”。反之，
也成立。
虚断 流入集成运放两个输
u－ I－ u+ I+
AOUi
其其值值越越小高越越好好 （01.054～～51m07V））
52.. 输最入大失输调出电电流压IUiOopp 输入电压为零时，流入放大器两个输入端
的静输态出基不极失电真流的之最差大。输出电压值
6. 共模I抑iO＝制I比B1－KCIMB2R 其值越小越好 （1nA~10nA）
四、集成运算放大器的理想化模型
实际运放
u－ u+
ui
ri ro
AOUi
理想运放
u－ u+
ui
AOUi
AO很高，> 104 ri很高，几十~几百KΩ uo rO很低，几十~几百Ω KCMR 很高
AO＝∞ ri=∞ uo rO=0 KCMR＝∞
五、集成运算放大器的电压传输特性 及其分析特点
运算放大器的电压传输特性
集成运放的输出电压uO与输入电压ui (u+－u－)
各级工作点相互影响 适于放大直流或变化缓慢的信号 电压放大倍数为各级放大倍数之积 零点漂移
零点漂移---当输入信号为零时，输出端电 压偏离原来的起始电压缓慢地无规则的上下漂 动，这种现象叫零点漂移。
产生原因---温度变化、电源电压的波动、电 路元件参数的变化等等。
第一级产生的零漂对放大电路影响最大。
＋
F
uo
信号从反相输入端输入时，A --- 反相输入端
输出与输入相位相反。
B --- 同相输入端
信号从同相输入端输入时， F --- 输出端 输出与输入相位相同。
三、集成运算放大器的主要技术指标
31..开输环入差失模调放电大压倍Ui数O Auo 在输当入运无端放输加在入入开信的环号补时时偿的，电差为压模使。放输大出倍的数电压值为零，
uo
入端的电流通常为零， 但又不是断路故简称为 “虚断”。
∵ ri≈∞ I－≈I+ ≈0
2. 非线性区
在非线性区，虚短概念不成立，但虚断 概念成立。
第四节 集成运放在信号运算 电路中的应用
分析线性区理想运放的两个概念 基本运算电路
一、分析线性区理想运放的两个概念
虚短
u＋≈u－
虚断
u－ I－ u+ I+
之间的关系uO＝f (ui) 称为集成运放的电压传输特
性。 uO＝AO ui
uO 非线性区
引入深=度A负O(u反+－馈u，－) +UOM
u运工i 可>放作|以在uU工i在i<M使线作|非|U运性，在线iM放区运|线性，工。放性区作饱区和，
－UOM
ui 线性区
反馈电路
ud
－ ＋∞
＋
开环系统：不加反馈网络时
u i1= u i2
差模输入（信号）
ui1 ui2 ui 2
IC 1IC 2
U C1E U C2E u 0 U C 1 E Δ U C 2 E 2 U C 1E
A d2U C1E /ui 2U C1E /2ui1 U C1E /ui1
共模输入（干扰信号）
ui ui1ui20
IC1IC2
U C 差1 动E 放U 大C 电2 E 路对差u O 模 信 号U C 有1 放 E 大U 作C 用2 E ，0
对共模信号有抑制作用。
AC 0
共模抑制比（KCMR）
KCMR是衡量放大信号的能力的技术指标。
Ad:差模放大倍数；AC:共模放大倍数
KC MR
Ad AC
KCMR 越大，抑制共模信号越强。
AOUi
uo
I－≈I+ ≈0
二、基本运算电路
比例电路
1. 反相比例电路 Rf if
ui R1 i1 R2
－ ＋∞
＋
Auf
uo ui
Rf R1
∵ i+≈0 （虚断）
∴ u +＝0
u +≈ u －≈0 （虚地点）
uo
i1=u i／R1 if = u－－uo=－uo／Rf
∵ i －≈ i +＝0
∴ i 1＝ i f