1、2022-12-14教材配套课件1第五章第五章 集成运算放大器及其应用集成运算放大器及其应用2022-12-14教材配套课件2集成电路集成电路:将整个电路的各个元件做在同一个将整个电路的各个元件做在同一个半导体基片上。半导体基片上。集成电路的优点集成电路的优点：工作稳定、使用方便、体积小、重量轻、功耗小。工作稳定、使用方便、体积小、重量轻、功耗小。5.1 集成运放大器集成运放大器2022-12-14教材配套课件3双列直插双列直插 5.1.1 认识集成运放认识集成运放2022-12-14教材配套课件41集成运放的理想特性集成运放的理想特性 在分析集成运放组成的电路时，为了使问在分析集成运放组成的
2、电路时，为了使问题简化，通常把集成运放看成是一个理想器题简化，通常把集成运放看成是一个理想器件。件。它具备以下理想特性：它具备以下理想特性：（1）开环差模电压放大倍数）开环差模电压放大倍数（2）开环差模输入电阻）开环差模输入电阻；（3）输出电阻）输出电阻0。5.1.1 集成运放的工作特点集成运放的工作特点2022-12-14教材配套课件5理想运放的条件理想运放的条件oAir0or)uu(Auoo虚短路虚短路uu0iI放大倍数与负载无关。分析多放大倍数与负载无关。分析多个运放级联组合的线性电路时个运放级联组合的线性电路时可以分别对每个运放进行。可以分别对每个运放进行。虚开路虚开路运放工作在线性区
3、的特点运放工作在线性区的特点2理想集成运放工作在线性区的特点理想集成运放工作在线性区的特点2022-12-14教材配套课件6理想运放的符号理想运放的符号2022-12-14教材配套课件7i1idif5.1.3 集成运放的两种基本电路集成运放的两种基本电路1.反相放大器反相放大器voRF_+R1R2vi+-RL+-fdiii1削弱净输入为削弱净输入为负负反馈反馈FofRui反馈取自输出电反馈取自输出电压，为电压反馈压，为电压反馈反馈信号与输入信号在输入端以反馈信号与输入信号在输入端以电流的形式做比较电流的形式做比较,为并联反馈为并联反馈电压并联负反馈电压并联负反馈 2022-12-14教材配套课
4、件80uui1=i221RuRuoi12RRuuAiouvo_+R2R1RPvii1i2虚短路虚短路虚开路虚开路结构特点结构特点：负反馈引到反相输入负反馈引到反相输入端，信号从反相端输入。端，信号从反相端输入。2022-12-14教材配套课件9fiduuu削弱净输入为负反馈削弱净输入为负反馈oFfuRRRu11反馈取自输出电反馈取自输出电压，为电压反馈压，为电压反馈反馈信号与输入信号在输入端以反馈信号与输入信号在输入端以电压的形式做比较电压的形式做比较,为串联反馈为串联反馈电压串联负反馈电压串联负反馈voRF_+R1R2vi+-RL+-i1ifud-+vf-+2.同相放大器同相放大器2022-
5、12-14教材配套课件10_+R2R1RPvivou-=u+=ui12RuRuuiioiouRRu)1(12反馈方式：反馈方式：电压串联负反馈。输入电阻高电压串联负反馈。输入电阻高1211RRuuAou虚短路虚短路虚开路虚开路结构特点：结构特点：负反馈引到反相输负反馈引到反相输入端，信号从同相端输入。入端，信号从同相端输入。2022-12-14教材配套课件11_+uiuoiouuuu此电路是电压并联负反馈，在电路中作用与分离元件此电路是电压并联负反馈，在电路中作用与分离元件的射极输出器相同，但是电压跟随性能好。的射极输出器相同，但是电压跟随性能好。电压跟随器电压跟随器结构特点：结构特点：输出电
6、压全输出电压全部引到反相输入端，信部引到反相输入端，信号从同相端输入。号从同相端输入。电压电压跟随器是跟随器是同相比例运算同相比例运算放大器的特例。放大器的特例。2022-12-14教材配套课件121、加法运算电路、加法运算电路R12_+R2R11ui2uoRPui121211/RRRRP5.1.4集成运放的两种典型电路集成运放的两种典型电路2022-12-14教材配套课件130uuFiii1211)(21221112iiouRRuRRui12iFi11R12_+R2R11ui2uoRPui1 调节反相求和电路的某一路信号的输入电阻，不影响输调节反相求和电路的某一路信号的输入电阻，不影响输入电
7、压和输出电压的比例关系，调节方便。入电压和输出电压的比例关系，调节方便。2022-12-14教材配套课件14_+RFR1R2ui2uoR3ui1 uu11RuuRuuiFo312RuRuui1123231)1(iFiFouRRuRRRRRu解出：解出：2、减法运算电路、减法运算电路2022-12-14教材配套课件15用叠加原理求解：用叠加原理求解：i11201uRRui21202)uRR(1u)uu(RRuRR)uRR(1ui1i212i112i2120_+R2R1R1ui2uoR2ui1321,RRRRF2022-12-14教材配套课件16电路中的运放处于非线性状态电路中的运放处于非线性状态
8、+Auouo运放电路中没有负反馈，运放处于非线性状态。运放电路中没有负反馈，运放处于非线性状态。5.2 电压比较器电压比较器2022-12-14教材配套课件17uoui0+Uom-UomUR传输特性传输特性UR：参考电压：参考电压 ui：被比较信号：被比较信号+uouiUR特点：运放处于开环状态。特点：运放处于开环状态。当当ui UR时时,uo=+Uom当当ui UR时时,uo=-Uom 1、ui从同相端输入从同相端输入2022-12-14教材配套课件18+uouiURuoui0+Uom-UomUR当当ui UR时时,uo=-Uom 2、ui从反相端输入从反相端输入2022-12-14教材配套
9、课件19uoui0+UOM-UOM+uoui3、过零比较器、过零比较器:(UR=0时时)+uouiuoui0+UOM-UOM2022-12-14教材配套课件20+uouitui例：例：利用电压比较器将正利用电压比较器将正弦波变为方波。弦波变为方波。uot+Uom-Uom2022-12-14教材配套课件21+uiuoui0+UZ-UZ电路改进：电路改进：用稳压管稳定输出电压。用稳压管稳定输出电压。+uiuo UZRR uo UZ电压比较器的另一种形式电压比较器的另一种形式 将双向稳压管接在将双向稳压管接在负反馈回路上负反馈回路上2022-12-14教材配套课件22分析分析1.因为有正反馈，所以因
10、为有正反馈，所以输出饱和。输出饱和。2.当当uo正饱和时正饱和时(uo=+UOM)：U+HomUURRRU2113.当当uo负饱和时负饱和时(uo=UOM)：LomUURRRU211+uoRR2R1ui参考电压由参考电压由输出电压决定输出电压决定特点：特点：电路中使用正反馈，电路中使用正反馈，运放处于非线性状态。运放处于非线性状态。4.迟滞比较器迟滞比较器2022-12-14教材配套课件23omHURRRU211omLURRRU211分别称分别称UH和和UL上下门限电压上下门限电压。称。称(UH-UL)为为回差回差。当当ui 增加增加到到UH时，输出时，输出由由Uom跳变到跳变到-Uom；+u
11、oRR2R1ui当当ui 减小减小到到UL时，输出时，输出由由-Uom跳变到跳变到Uom。传输特性：传输特性：uoui0Uom-UomUHUL小于回差的干扰不会引起小于回差的干扰不会引起跳转。跳转。跳转时，正反馈加跳转时，正反馈加速跳转。速跳转。2022-12-14教材配套课件24tuiUom-UomtuiUHUL例：例：迟滞比较器的输入为正弦波时，画出迟滞比较器的输入为正弦波时，画出输出的波形。输出的波形。+uoRR2R1ui2022-12-14教材配套课件251.电路结构电路结构ZURRRUf11T ZURRRUf11T 上下限上下限:5.2.5 矩形波发生器矩形波发生器u+A+-u+u1
12、RfRZRZDORCuC2022-12-14教材配套课件262.工作原理：工作原理：(1)设设 uo=+UZ,此时，此时，uO给给C 充电充电,uc ，则：则：u+=UT+0tuo+UZ-UZucUT+0t一旦一旦 uc UT+,就有就有 u-u+,uo 立即由立即由UZ变成变成UZ。在在 uc UT+时，时，u-u+,设设uC初始值初始值uC(0+)=0uo保持保持+UZ不变不变+UZu+A+-u+u1RfRZRZDORCuC2022-12-14教材配套课件27此时，此时，C向向u uO O放电放电,再反向充电再反向充电(2)当当uo =-UZ 时，时，u+=UT-uc达到达到UT-时，时，uo上跳。上跳。UT+uctUT-当当uo 重新回到重新回到UZ 后，电路又进入另一个周期性的变化。后，电路又进入另一个周期性的变化。-UZu+A+-u+u1RfRZRZDORCuC
