第11章運算放大器13ppt課件

1、11.1.111.1.1運算放大器的組成運算放大器的組成1. 元器件參數(shù)的一致性和對稱性好；元器件參數(shù)的一致性和對稱性好；2. 二極管多用三極管的發(fā)射結(jié)代替；二極管多用三極管的發(fā)射結(jié)代替；3. 電阻的阻值受到限制，大電阻常用三極管恒流源代替，電阻的阻值受到限制，大電阻常用三極管恒流源代替， 電位器需外接；電位器需外接；4. 電容的容量受到限制，電感不能集成，故大電容、電感電容的容量受到限制，電感不能集成，故大電容、電感 和變壓器均需外接。和變壓器均需外接。集成運放是具有很高開環(huán)電壓放大倍數(shù)的直接耦合放大器。集成運放是具有很高開環(huán)電壓放大倍數(shù)的直接耦合放大器。 a. 集成運放的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)框圖集

2、成運放的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)框圖輸入級輸入級(ri 大大) 差動放大器差動放大器輸出級輸出級 (ro小小) 射極輸出器或互補對稱功率放大器射極輸出器或互補對稱功率放大器中間級中間級(Au大大) 電壓放大器電壓放大器b. 集成運算放大器的符號集成運算放大器的符號uu+ uo u u+ uoA0 ri ri 大大: :幾百幾百 k k以上以上c.運放的特點：運放的特點：共模抑制比共模抑制比KCMR 很大很大 ro ?。簬资。簬资?幾百幾百 開環(huán)開環(huán)A o 很大很大:104 107理想運放：理想運放： ri KCMR ro 0Ao 1. 運算放大器的電壓傳輸特性運算放大器的電壓傳輸特性 uo= f ( u

3、i ) , 其中 ui = u+ u uiuo+線性關(guān)系線性關(guān)系非線性關(guān)系非線性關(guān)系2. 理想運放工作在線性區(qū)的分析依據(jù)理想運放工作在線性區(qū)的分析依據(jù)+iiuiriduiiirid=對于理想運放對于理想運放相當(dāng)于兩輸入端之間斷路相當(dāng)于兩輸入端之間斷路uOii 0rid,+相當(dāng)于兩輸入端之間短路相當(dāng)于兩輸入端之間短路ui 02. 理想運放工作在線性區(qū)的分析依據(jù)理想運放工作在線性區(qū)的分析依據(jù)對于理想運放對于理想運放 u u+,Auouo=uiu=u Auo+uiuO+uiuo由由“虛斷路準繩虛斷路準繩 ii = 0 , 有有 u+=0 ； u+ u = 0如圖，運放工作在線性放大區(qū)：如圖，運放工作

4、在線性放大區(qū)：由由“虛短路準繩虛短路準繩2. 理想運放工作在線性區(qū)的分析依據(jù)理想運放工作在線性區(qū)的分析依據(jù)“虛斷路成立；虛斷路成立；3. 理想運放工作在非線性區(qū)的分析依據(jù)理想運放工作在非線性區(qū)的分析依據(jù)留意留意: u+ = u 不一定成立！不一定成立！輸出輸出u0只有兩種可能：只有兩種可能：u+u-時，時，u0= UOM;u+1，稱為深度負反饋，此時：，稱為深度負反饋，此時：FA1f 1) 串聯(lián)反饋串聯(lián)反饋:使電路的輸入電阻增加使電路的輸入電阻增加1) 電壓負反饋電壓負反饋:使電路的輸出電阻降低使電路的輸出電阻降低2) 電流負反饋電流負反饋:使電路的輸出電阻提高使電路的輸出電阻提高AF1變化比

5、例關(guān)系(為獲得電壓為獲得電壓)(為獲得電流為獲得電流)(為提供電壓為提供電壓)(為提供電流為提供電流)理想運放工作在線性區(qū)的分析依據(jù)理想運放工作在線性區(qū)的分析依據(jù)+iiuiriduOii 0+ u u+“虛斷路成立；虛斷路成立；理想運放工作在非線性區(qū)的分析依據(jù)理想運放工作在非線性區(qū)的分析依據(jù)留意留意: u+ = u 不一定成立！不一定成立！輸出輸出u0只有兩種可能：只有兩種可能：u+u-時，時，u0= UOM;u+R4 , 求求AufR4R3 R4+uo= RF1代入代入 if = i1由由 RFR4 ,有：有： Auf = = R1RF(1+ )R4R3ui uouo=R4R3 R4+uo得

6、得 uoif = RFRFRR1 12uiuouf2. 同相比例運算電路同相比例運算電路 uo = 1+ u+RFR1 = 1+ ui RF R1虛斷路虛斷路id 0虛短路虛短路uiu =+uou = fR1R1 RF+u-u =+故有：故有：_+ + uiuoiouuuu此電路是電壓串聯(lián)負反饋，輸入電阻大，此電路是電壓串聯(lián)負反饋，輸入電阻大，輸出電阻小，在電路中作用與分立元件的射輸出電阻小，在電路中作用與分立元件的射極輸出器相同，但是電壓跟隨性能好。極輸出器相同，但是電壓跟隨性能好。電壓跟隨器電壓跟隨器3. 差動比例運算電路差動比例運算電路uoRFR1R2R3利用疊加原理進行分析利用疊加原理

7、進行分析ui1i2uu0=uo+u0= 1+ ui2RFR1R2+R3R3- - ui1 ui1RFR1uO = - ui1RFR1uO = 1+ u+RFR1 = 1 + ui2RFR1 R2+R3R3減法電路調(diào)整電阻值使減法電路調(diào)整電阻值使uo=ui2-ui1）F1u o31. 反相加法運算電路反相加法運算電路Pui1 ui3ui2 u = ( + + ) ui2 oui1 ui3 RFRFRFR1R2R3i1i2i3if11.3.2 加法運算電路加法運算電路2（調(diào)整電阻值使（調(diào)整電阻值使uo= - (ui1+ui2+ui3)） 1.差動比例運算電路差動比例運算電路uoRFR1R2R3利用

8、疊加原理進行分析利用疊加原理進行分析ui1i2uu0=uo+u0= 1+ ui2RFR1R2+R3R3- - ui1 ui1RFR1uO = - ui1RFR1uO = 1+ u+RFR1 = 1 + ui2RFR1 R2+R3R311.3.3 減法運算電路減法運算電路uo = ui RF R1uiuoi1ifRFR1R2反相比例運算電路反相比例運算電路RFRR1 12uiuouf同相比例運算電路同相比例運算電路 uo = 1+ ui RF R1 11 11ui121例：例： 兩級反相輸入減法運算電路兩級反相輸入減法運算電路132212N2N1uoF1uRRRRRRRi2F2uo= ui1 u

9、i2 11RRRRRR 13 12F1F2F2uo1ui反相積分運算電路反相積分運算電路CFuo211.3.4 積分電路積分電路由虛斷和虛地由虛斷和虛地ui1 = iR1iC =i1iCuC duCdt CF iC = uO= uC可可得得dtuCRdtCRuuiFFio111習(xí)題習(xí)題 11.3.13:已知電源電壓為已知電源電壓為15V，ui1=1.1V, ui2=1V。問。問:輸出電壓輸出電壓uo由由0上升到上升到10V所需時間。所需時間。tVdtuCRuoFo10114VuRRuRRRRRuiFiFo2 . 0)1 (11223311uuOi 11.3.5 反相微分運算電路反相微分運算電路

10、C1 duidtuo= RF C1 uouiF F輸出與輸入的關(guān)系式為輸出與輸入的關(guān)系式為若輸入為方波若輸入為方波則輸出波形為則輸出波形為ic1ic1“虛斷路成立；虛斷路成立；理想運放工作在非線性區(qū)的分析依據(jù)理想運放工作在非線性區(qū)的分析依據(jù)留意留意: u+ = u 不一定成立！不一定成立！輸出輸出u0只有兩種可能：只有兩種可能：u+u-時，時，u0= UOM;u+u-時，時，u0= -UOM;（u+-u-）R1R2uouiUOM-UOMuiuo(1) 反相輸入過零比較反相輸入過零比較器器0(2) 同相輸入過零比較器同相輸入過零比較器uiuo0R1R2uoui-UOMUOMR1R2UOM-UOMttUOM-UOM000uiuouOuiuiuo0uiuoR1R2R3D