第八章集成运放1差动放大器PPT课件
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集成运算放大器的简单介绍PPT课件
RF 常用做测量分析方法1：
R如u–+如F则i1果则u+–：R取i：21uR1R=uoRo2R12R=RRu=F1+R–R3i2(R22u3/+i，/2=uRiR13u3=u+–i放=1uo)RoR大1F/电(/1R路F由RR由uuF1虚)虚R短断2uuR可Ri可i3112得RR得33：uRuuR：Roi1321uuuiRR2RiF1F1uRui11 )
–Uo(sat)
线性区： uo = Auo(u+– u–)
非线性区：
u+> u– 时， uo = +Uo(sat) u+< u– 时， uo = – Uo(sat)
第7页/共54页
3. 理想运放工作在线性区的特点
u– u+
i– i+
– +
∞ +
因为 uo = Auo(u+– u– ) uo 所以(1) 差模输入电压约等于 0
(1
RF R1
)
R3 R2 R3
ui 2
RF R1
ui1
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16.2.4 积分运算电路
if =? if
i1 R1 + ui – R2
+uC– CF
– +
+
+
uO
–
由虚短及虚断性质可得
i1 = if
i1
ui R1
iF
CF
duC dt
当电容CF的初始电压 为 uC(t0) 时，则有
ui R1
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信号传 输方向
实际运放开环
反相
+UCC 电压放大倍数
R如u–+如F则i1果则u+–：R取i：21uR1R=uoRo2R12R=RRu=F1+R–R3i2(R22u3/+i，/2=uRiR13u3=u+–i放=1uo)RoR大1F/电(/1R路F由RR由uuF1虚)虚R短断2uuR可Ri可i3112得RR得33：uRuuR：Roi1321uuuiRR2RiF1F1uRui11 )
–Uo(sat)
线性区： uo = Auo(u+– u–)
非线性区：
u+> u– 时， uo = +Uo(sat) u+< u– 时， uo = – Uo(sat)
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3. 理想运放工作在线性区的特点
u– u+
i– i+
– +
∞ +
因为 uo = Auo(u+– u– ) uo 所以(1) 差模输入电压约等于 0
(1
RF R1
)
R3 R2 R3
ui 2
RF R1
ui1
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16.2.4 积分运算电路
if =? if
i1 R1 + ui – R2
+uC– CF
– +
+
+
uO
–
由虚短及虚断性质可得
i1 = if
i1
ui R1
iF
CF
duC dt
当电容CF的初始电压 为 uC(t0) 时，则有
ui R1
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信号传 输方向
实际运放开环
反相
+UCC 电压放大倍数
第8章 集成运算放大器
8.1 集成运算放大器
在半导体制造工艺的基础上，把整个电路中的元器件 制作在一块硅基片上，构成特定功能的电子电路，称为 集成电路（英文简称IC）。集成电路的体积很小，但性 能却很好。自1959年世界上第一块集成电路问世至今， 只不过才经历了五十来年时间，但它已深入到工农业、 日常生活及科技领域的相当多产品中。例如在导弹、卫 星、战车、舰船、飞机等军事装备中；在数控机床、仪 器仪表等工业设备中；在通信技术和计算机中；在音响、 电视、录象、洗衣机、电冰箱、空调等家用电器中都采 用了集成电路。
③非线性应用下的运放虽然同相输入端和反相输入端信号电压 不等，但由于其输入电阻很大，所以输入端的信号电流仍可视 为零值。因此，非线性应用下的运放仍然具有“虚断”的特点。
④非线性区的运放，输出电阻仍可以认为是零值。此时运放的 输出量与输入量之间为非线性关系，输出端信号电压或为正饱 和值，或为负饱和值。
ui1 R1
，i2
ui2 R2
i3
ui3 R3
，i f
uo RF
因为 i1 i2 i3 i f
将各电流代入 ui1 ui2 ui3 u0
R1 R2 R3
RF
如果
R1 R2 R3
整理上式可得
uo
RF R1
(ui1
ui2
ui3)
若再有 R1 RF 则uo (ui1 ui2 ui3)实现了反相求和运算。
0
u0
t 微分电路可用 于波形变换，
将矩形波变换
u－= u+= “地”
可知
i1
C1
duC dt
C1
dui dt
因为 i1 i f
C1
du i dt
u0 RF
差动运算放大器优秀课件
Rc UC2
V2
UCC
Rb2 Rb1
ui2
表3-1 差动放大电路的输入输出形式
表3-1 差动放大电路的输入输出形式
R b 2 共模信号 Rb1
1 ui2 2 uid uic
2、单端输出
(3)单端输出KCMRR
RC
KCMRR
Aud1 Auc1
2rbe
RC
Re
rbe
(4）单端输出时的ro
2Re
∵仅从一管的集电极输出 ∴rod=RC
( 2( 1 )Re r )
Rc
Rb2
UC1
Rb1
V 1 uO
ui1
共模信号输入 时交流通路
RC
UC1
V1
ui 1 uic
uo
uo1
ie1 RE
RC
UC2
uo2 V2
ui 2 uic
ie ie2
6、共模特性动态分析
(2)Re对差模信号不起负
反馈作用,Re对共模信号 起强烈的负反馈.Re越大
RC
负反馈越强，抑制漂移
IC1 IC1
RC
U CC
IC2 IC2
Aud 称为差模电压放大倍数
ui1
差动
uο Aud ( ui1 ui 2 )
放大电路
uo
ui2
Aud
3.2 差动放大电路
3.2.1 为什么选用“差动”的电路形式 3.2.2 基本差动放大电路的分析 3.2.3 差动放大电路的输入、输出形式 3.2.4 差动放大电路的改进形式
3.2.1为什么选用“差动”的电路形式?
UCC
RC
UC2
V2
IE2
2IE1
《运算放大器》课件
带宽与增益
根据电路的带宽和增益需求，选择适当带宽 和增益的运算放大器。
输入与输出阻抗
考虑电路的输入和输出阻抗，选择合适的运 算放大器以匹配阻抗。
电源电压与功耗
根据电源电压和功耗要求，选择合适的运算 放大器以降低能耗。
运算放大器的使用注意事项
电源电压的稳定性
确保电源电压的稳定，避免因电源波 动引起的电路性能不稳定。
闭环增益
总结词
闭环增益是指运算放大器在有反馈回路的情况下对输入信号的放大倍数。
详细描述
闭环增益是运算放大器实际应用中最重要的性能指标之一，它决定了放大器的 输出信号与输入信号之间的关系。通过调整反馈回路，可以改变闭环增益，从 而实现特定的输出信号。
带宽增益乘积
总结词
带宽增益乘积是衡量运算放大器频率响应的一个重要参数，它表示增益和带宽之间的乘积关系。
《运算放大器》PPT 课件
目录
CONTENTS
• 运算放大器概述 • 运算放大器的工作原理 • 运算放大器的应用 • 运算放大器的选择与使用 • 运算放大器的性能指标 • 运算放大器的设计实例
01 运算放大器概述
运算放大器的定义
01
运算放大器（简称运放）是一种 具有高放大倍数的电路单元，其 输出信号与输入信号之间存在一 定的数学关系。
根据需求选择合适的放大倍数，调整输入和输出电阻的大小，以确 保放大器的性能。
电路图
提供基于运算放大器的放大器电路图，包括输入、输出和反馈电阻 等元件。
基于运算放大器的滤波器设计
滤波器
利用运算放大器和适当的反馈网络可以设计出各种类型的滤波器， 如低通滤波器、高通滤波器和带通滤波器等。
设计要点
根据滤波器的类型和性能要求，选择合适的反馈网络元件和运算放 大器型号。
《集成运放》课件
集成运放的电路实现
集成运放的内部电路图包括差动放大器、级联放大器和输出放大器等部分。 集成运放的引脚及功能有正输入端、负输入端、输出端、电源引脚和参考电压引脚等。 在电路设计中，通过合理设计反馈电路，可以控制集成运放的放大倍数、频率响应和稳定性。
集成运放应用实例
比较器电路设计：使用集成运放实现信号的比较和判断，常用于开关控制和传感器应用。 运算放大器电路设计：集成运放作为核心部件，实现了模拟电路中的加法、减法、乘法和除法等基本运算。 滤波器电路设计：通过集成运放结合电容和电感等元件，实现对信号频率的选择性放大或抑制。
《集成运放》PPT课件
什么是集成运放
集成运放是一种高度集成的电子器件，集成了运算放大器功能的集成电路。 它在电子系统设计中起着重要的作用。
集成运放广泛应用于模拟电路、信号处理和测量领域，能够实现信号放大、 滤波、比较和运算等多种功能。
根据应用需求的不同，集成运放可以分为不同的类型，如低功耗运放、高速 运放和精密运放。
不同类型集成运放的区别：根据应用需求选择适合的类型，如低功耗、高速 或精密运放。
集成运放的性能等。
集成运放的应用注意事项：在设计中要注意信号电平、电源电压和负载特性 等因素的合理选取和匹配。
总结
集成运放具有优点和局限性。它提供了高度集成的运算放大器功能，简化了电路设计和制造工艺。 未来，集成运放的发展趋势是向更高性能、更低功耗和更小尺寸方向发展。 以上是本PPT课件的大纲，包含集成运放的基本概念、电路实现、应用实例、常见问题与解决方法以及选型及 应用注意事项。欢迎大家观看学习！
集成运放常见问题与解决方法
集成运放的电压偏移问题：通过调整电源电压、使用补偿电路或选择零漂较 小的运放来解决。
集成运算放大器和差动放大电路.ppt
共模分量: uC = ui1 + ui2 ui1 = uC + ud/2 2
ui2 = uC – ud/2
例： ui1 = 20 mv , ui2 = 10 mv
第4章 差动放大电路和集成运算+V放C大器
C
R
C
u
R
C
o
R
R
B
T
T
B
1
2
u
i
RE
2
-VEE
则：ud = 20- 10 =10mv , uc = (20 + 10)/ 2=15mv
2019年11月21日星期四
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26
例 图示电路，设三极管的 rbb’＝100，β第＝4章10差0动。放大电路和集成运算放大器
(1)求静态工作点；
(2)求差模放大倍数；
(3)当vi为一直流电压16mV时，计算VTl，VT2集电极对地的直流电
压(忽略共模信号分量）。
解 (1)RE上的电压
VRE Vz VBE3
输出电阻：
Ro = 2 RC
2019年11月21日星期四
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16
② 双端输入、单端输出
第4章 差动放大电路和集成运算放大器
RB
B1 C1
ib1
rbe1
ui1 uid
E
ib1
RC
uod1 uod
RB
Ad
u od u id
uod1 2ui1
1 2
Ad
1
1 RC
2 RB rbe
uRE=0
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12
差模信号交流通路
RB
ui1
ui2 = uC – ud/2
例： ui1 = 20 mv , ui2 = 10 mv
第4章 差动放大电路和集成运算+V放C大器
C
R
C
u
R
C
o
R
R
B
T
T
B
1
2
u
i
RE
2
-VEE
则：ud = 20- 10 =10mv , uc = (20 + 10)/ 2=15mv
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26
例 图示电路，设三极管的 rbb’＝100，β第＝4章10差0动。放大电路和集成运算放大器
(1)求静态工作点；
(2)求差模放大倍数；
(3)当vi为一直流电压16mV时，计算VTl，VT2集电极对地的直流电
压(忽略共模信号分量）。
解 (1)RE上的电压
VRE Vz VBE3
输出电阻：
Ro = 2 RC
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16
② 双端输入、单端输出
第4章 差动放大电路和集成运算放大器
RB
B1 C1
ib1
rbe1
ui1 uid
E
ib1
RC
uod1 uod
RB
Ad
u od u id
uod1 2ui1
1 2
Ad
1
1 RC
2 RB rbe
uRE=0
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12
差模信号交流通路
RB
ui1
《集成运放放大电路》PPT课件
+VCC
+ uo - Rc
RL
T2 Rb
+
ui2
T3
－
R3
R2 R1
_
V EE
29
带恒流源的差动放大电路的计算：
静态工作点：
U AB
VEE
R1 R1 R2
IC3
U AB
0.7V R3
IC1
IC2
IC3 2
动态：
恒流源等效电阻：
Rc
+ ui1
－
Rb T1
R等 效
rce(1
rbe3
R3
R1 // R2
(1)差模电压放大倍数
Aud
Rc 2Rb
//
RL rbe
Rc
这种方式适用
于将差分信号转换 为单端输出的信号。 +
u i1
－
（2）差模输入电阻
Rb T1 RL
Rid 2Rb rbe
（3）输出电阻
Ro Rc
+VCC
Rc
+
uo1 －
T2 Rb
+
ui2
_ReV
－
EE
35
（4）共模电压放大倍数
由于电路结构对称，故 Au1=Au2=A
uo1=Au1ui1=Aui1=1/2*Aui
uo2=Au2ui2=Aui2=-1/2*Aui uo=uo1-uo2=1/2Aui-(-1/2Aui)=Aui
图8-5 差模输入的 基本差分放大电路14
用两个晶体管组成的差动放大电路对差模信号的 电压放大倍数（称差模放大倍数Ad）与单管放大 电路的电压放大倍数相同。实际上这种电路是 牺牲一个管子的放大作用来换取对零点漂移的抑制。
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静态时，( uI1=uI2=0 )
T1和T2 特性相同；uOuO 1uO 20
VCC
在有噪声影响下， 电路双端输出
(a) 当温度T一定时
iC1 iC2
uO 1 uO 2
RC
+ uO -
RC
+
i C1
RB
+
- T 1 u O1
-+
uO2 T 2
i C2 R B
+
u I1
u I2
-
2iE RE
-
VEE
uOuO 1uO 2 0
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模拟电子技术基础
(2) 信号的输入
VCC
RC
+ uO -
RC
+
i C1
RB
T1
+
u-O1
+
u-O2 T 2
i C2
RB
+
u I1
u I2
-
2iE RE
-
VEE
两个输入端信号电压的差值是有用的，称之为差模 输入信号，因而该电路称为差分放大电路。
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模拟电子技术基础
（3） 抑制零漂的原理
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模拟电子技术基础
3. 集成运算放大器的电路符号
同相输入端
+
反相输入端
–
输出端
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模拟电子技术基础
4.2 集成运算放大器中的基本单元电路
4.2.1 典型差分放大电路
VCC
1. 电路的组成
+ u I1
-
RC
+ uO -
RC
i C1
RB
T1
+
u-O1
+
u-O2 T 2
i C2
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模拟电子技术基础
VCC
(b) 当温度增加 T 时
RC
+ uO -
RC
IC1IC2
IC 1 IC 1IC 2 IC2
+
u I1
i C1
RB
+
- T 1 u O1
-+
uO2 T 2
i C2 R B
+
u I2
-
2iE RE
-
uO 0
VEE
在双端输出的情况下，漂移为零。
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模拟电子技术基础
模拟电子技术基础
4 集成运算放大器
4.1 集成运算放大器的概述
集成电路——把整个电路中的元器件制作在一块硅基 片上，构成具有某种特定功能的电子电路。
1. 集成电路的主要特点
体积小，重量轻，成本低，可靠性高，组装和调试 的难度小。
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模拟电子技术基础
2. 集成电路的分类 （1）按功能分 a. 模拟集成电路
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模拟电子技术基础
4.1.2 集成运算放大器的典型结构 1. 典型结构
输入 输入级
中间级
输出级 输出
偏置电路
各级之间采用直接耦 合，即集成运放内部 既没有耦合电容，也
没有旁路电容。
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模拟电子技术基础
2. 各部分的作用
输入级 中间级 输出级
（1）偏置电路
偏置电路
为各级电路提供直流偏置电流，并使整个运放的静态 工作点稳定且功耗较小。
模拟电子技术基础
d. 超大规模集成电路（VLSI：very large scale integration circuit) 一块芯片上包含的元器件在 100000以上。 d. 目前的集成电路：
(a) 已经可以在一片硅片上集成几千万只，甚至上亿 只晶体管。
(b) 集成电路的性能（高速度和低功耗等）也迅速提高。
2．静态分析
VCC
RC
+ uO -
RC
输出信号与输入信号呈线性关系。 集成运算放大器、集成音频功率放大器、集成高频、 中频放大器等。 （2） 非线性集成电路 输出信号与输入信号呈非线性关系。
集成振荡器、混频器、检波器、集成开关稳压电源等。
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模拟电子技术基础
4. 集成运算放大器概述 (1) 集成运算放大器简称集成运放。 (2) 集成运算放大器的主要功能
b. 中规模集成电路（MSI：middle scale integration circuit) 一块芯片上包含的元器件在 100~1000之间。
c. 大规模集成电路（LSI：large scale integration circuit) 一块芯片上包含的元器件在1000~100000之 间。
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模拟电子技术基础
(c) 集成电路仍在高速发展。集成度每2~4年增加 一倍。 (d) 出现的系统级芯片（SOC—system on chip）。
(e) 集成电路逐步向集成系统（integrated system） 的方向发展。
(3) 按制造工艺分
a. 半导体集成电路
将元器件和电路集成在一块硅片上。
a. 完成比例、求和、积分、微分、对数、反对数、 乘法等数字运算。 b. 信号处理。 c. 波形产生。
上页 要特点 (1) 电压放大倍数高，103~105倍。 (2) 输入电阻大，几十千欧到几兆欧。 (3) 输出电阻小，几百欧以下。 (4) 通用型和灵活性强、成本低、用途广、互换性好。 (5) 是线性集成电路中发展最早、应用最广、最为 庞大的一族成员。
（2）输入级
具有与输出同相和反相的两个输入端，较高的输入电
阻和抑制干扰及零漂的能力。输入级是一个差动放大
器。
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模拟电子技术基础
输入级 中间级 输出级
(3) 中间级
偏置电路
主要进行电压放大，具有很高的电压增益。 中间级是直接耦合的多级放大器。
(4) 输出级
为负载提供足够的电压和电流，具有很小的输出电 阻和较大的动态范围。输出级一般采用互补推挽电 路。
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模拟电子技术基础
b. 薄膜集成电路 集成电路的元器件和电路由不到一微米厚的金属半导 体或金属氧化物重叠而成。 c. 厚膜集成电路 厚膜集成电路与薄膜集成电路基本相同，膜的厚度约 几微米到几十微米。
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模拟电子技术基础
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模拟电子技术基础
3 . 模拟集成电路的分类 （1） 线性集成电路
RB
+
u I2
2iE RE
-
VEE
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模拟电子技术基础
VCC
(1) 电路特点
RC
+ uO -
RC
a. 电路两边对称。
+
i C1
RB
+
- T 1 u O1
-+
uO2 T 2
i C2 R B
+
u I1
u I2
-
2iE RE
-
b. 两管共用发射极电阻RE。
VEE
c. 具有两个信号输入端。
d. 信号可以双端或单端输出。
主要用于放大和变换连续变化的电压和电流信号。 b. 数字集成电路
主要用于处理离散的、断续的电压和电流信号。 数字集成电路种类多，形式较为简单，通用性强。
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模拟电子技术基础
(2) 按集成度分 a. 小规模集成电路（SSI：small scale integration circuit) 一块芯片上包含的元器件在100个以下。