《汽車電氣系統(tǒng)檢修》課程——7.集成運算放大器 -微課

1、集成運算放大器集成運算放大器1 差動放大電路差動放大電路2 集成運算放大器中的單元電路集成運算放大器中的單元電路3 集成運放簡介集成運放簡介4 集成運算放大器中的主要參數(shù)集成運算放大器中的主要參數(shù)5 特殊集成運算放大器特殊集成運算放大器直耦放大電路的特殊問題直耦放大電路的特殊問題零點漂移零點漂移零漂現(xiàn)象零漂現(xiàn)象：產(chǎn)生零漂的原因產(chǎn)生零漂的原因：由溫度變化引起的。由溫度變化引起的。當溫度變化當溫度變化使第一級放大器的靜態(tài)工作點發(fā)使第一級放大器的靜態(tài)工作點發(fā)生微小變化時，這種變化量會被生微小變化時，這種變化量會被后面的電路逐級放大，最終在輸后面的電路逐級放大，最終在輸出端產(chǎn)生較大的電壓漂移。因而出端

2、產(chǎn)生較大的電壓漂移。因而零點漂移也叫零點漂移也叫溫漂溫漂。輸入輸入ui=0時，輸出有緩慢時，輸出有緩慢變化的電壓產(chǎn)生。變化的電壓產(chǎn)生。+-Re1b1Rc1RT1ouuiTV2CCRe2VEEuo0t1 差動放大電路差動放大電路一一. .結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu): :對稱性結(jié)構(gòu)對稱性結(jié)構(gòu)即：即： 1= 2= UBE1=UBE2= UBE rbe1= rbe2= rbe RC1=RC2= RC Rb1=Rb2= Rb-+-_-o2Ru+RT+RbTCC1R+EEueb2oVRccV+i2uui1uo1 1. 1. 差動放大電路一般有兩個輸入端：差動放大電路一般有兩個輸入端： 雙端輸入雙端輸入從兩輸入端同時加信號。

3、從兩輸入端同時加信號。 單端輸入單端輸入僅從一個輸入端僅從一個輸入端對地對地加信號。加信號。 2022-4-19 2. 2. 差動放大電路可以有兩個輸出端。差動放大電路可以有兩個輸出端。 雙端輸出雙端輸出從從C1 和和C2輸出。輸出。 單端輸出單端輸出從從C1或或C2 對地輸出對地輸出。二二. 幾個基本概念幾個基本概念-+-_-o2Ru+RT+RbTCC1R+EEueb2oVRccV+i2uui1uo12. 差模信號與共模信號差模信號與共模信號差模信號：差模信號：共模信號：共模信號：差模電壓放大倍數(shù)：差模電壓放大倍數(shù)：共模電壓放大倍數(shù)：共模電壓放大倍數(shù)：ucudCMR=AAK共模抑制比共模抑制

4、比-+-_-o2Ru+RT+RbTCC1R+EEueb2oVRccV+i2uui1uo1四四. .差動放大器的輸入輸出方式差動放大器的輸入輸出方式 3. 差動放大器共有四種輸入輸出方式差動放大器共有四種輸入輸出方式: 1. 雙端輸入、雙端輸出（雙端輸入、雙端輸出（雙入雙出雙入雙出） 2. 雙端輸入、單端輸出（雙端輸入、單端輸出（雙入單出雙入單出） 3. 單端輸入、雙端輸出（單端輸入、雙端輸出（單入雙出單入雙出） 4. 單端輸入、單端輸出（單端輸入、單端輸出（單入單出單入單出）課堂練習(xí)課堂練習(xí)1. 零點漂移是什么原因造成的？零點漂移是什么原因造成的？2. 差動放大器的特點是什么？差動放大器的特點

5、是什么？3. 什么是單端輸出？什么是單端輸出？4. 什么是雙端輸出？什么是雙端輸出？5. 什么是共模抑制比？什么是共模抑制比？6. 差動放大器的輸入輸出方式有哪幾種？差動放大器的輸入輸出方式有哪幾種？差動放大電路工作原理分析差動放大電路工作原理分析瞬時極性法瞬時極性法-+-_-o2Ru+RT+RbTCC1R+EEueb2oVRccV+i2uui1uo1輸入共模信號時輸入共模信號時-+-_-o2Ru+RT+RbTCC1R+EEueb2oVRccV+i2uui1uo1輸入差模信號時輸入差模信號時課堂練習(xí)課堂練習(xí)-+-_-o2Ru+RT+RbTCC1R+EEueb2oVRccV+i2uui1uo11

6、. 輸入共模信號輸入共模信號2. 輸入差模信號輸入差模信號用瞬時極性法分析三極管各腳的瞬時極性用瞬時極性法分析三極管各腳的瞬時極性集成運算放大器簡介集成運算放大器簡介廣東機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院房毅卓房毅卓VVVo+A+-uuu集成運算放大器集成運算放大器電壓放大倍數(shù)很大的直接耦合的電壓放大倍數(shù)很大的直接耦合的集成的多級放大器。集成的多級放大器。集成電路的工藝特點：集成電路的工藝特點：（1）元器件具有良好的一致性和同向偏差，因而特別有利于實現(xiàn)需要對稱結(jié)構(gòu)的電路。）元器件具有良好的一致性和同向偏差，因而特別有利于實現(xiàn)需要對稱結(jié)構(gòu)的電路。（2）集成電路的芯片面積小，集成度高，所以功耗很

7、小，在毫瓦以下。）集成電路的芯片面積小，集成度高，所以功耗很小，在毫瓦以下。（3）不易制造大電阻不易制造大電阻。需要大電阻時，往往使用有源負載。需要大電阻時，往往使用有源負載。（4）只能制作幾十只能制作幾十pF以下的小電容以下的小電容。因此，集成放大器都采用直接耦合方式。如需大。因此，集成放大器都采用直接耦合方式。如需大電容，只有外接。電容，只有外接。（5）不能制造電感不能制造電感，如需電感，也只能外接。，如需電感，也只能外接。什么是集成運算放大器？什么是集成運算放大器？集成運放的總體結(jié)構(gòu)集成運放的總體結(jié)構(gòu)uuu電壓放大級輸出級偏置電路uo+差動輸入級uu-17_1TREFp22T8TT214

8、5R3TR9630pF10IT721TT9T6C19T87T1T13CCTRRT412T220RRRRR68T10111TR416EE+TT1592T34T23TR+V3187-V+V524OT539kTAB偏置電路輸入級中間級輸出級u-u+ uo集成運算放大器符號集成運算放大器符號國際符號：國際符號：國內(nèi)符號：國內(nèi)符號：理想集成運放的特點：理想集成運放的特點：電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù)無窮大無窮大輸入電阻輸入電阻無窮大無窮大輸出電阻輸出電阻為為 0 反相輸入端反相輸入端同相輸入端同相輸入端輸出端輸出端VVVo+A+-uuu共模抑制比共模抑制比無窮大無窮大3個個無無窮窮大大一一個個0 反反通用型

9、運放，各種參數(shù)指標都不算太高，但比較均衡，適用于量通用型運放，各種參數(shù)指標都不算太高，但比較均衡，適用于量大面廣，沒有特殊要求的場合。大面廣，沒有特殊要求的場合。特殊類型的集成運放，在某一個或特殊類型的集成運放，在某一個或幾個參數(shù)上有很高的性能，而其他參數(shù)一般。用戶可以從特殊類型幾個參數(shù)上有很高的性能，而其他參數(shù)一般。用戶可以從特殊類型集成運放的系列中進行選擇，以滿足某些方面的特殊要求。集成運放的系列中進行選擇，以滿足某些方面的特殊要求。特殊集成運算放大器特殊集成運算放大器 1.高輸入阻抗型2.高精度、低漂移型輸入電阻大于輸入電阻大于109W WUIO/T 2m mV, IIO/T 200PA

10、3.高速型轉(zhuǎn)換速率轉(zhuǎn)換速率SR大于幾十伏大于幾十伏微秒微秒4.4.低功耗型低功耗型靜態(tài)電流幾十微安靜態(tài)電流幾十微安5. 5. 大功率型大功率型輸出功率為幾十瓦左右輸出功率為幾十瓦左右課堂練習(xí)課堂練習(xí)1. 運算放大器電路包括哪幾部分（級）？運算放大器電路包括哪幾部分（級）？2. 理想理想運算放大器的運算放大器的4個主要參數(shù)是什么？個主要參數(shù)是什么？集成運算放大器的集成運算放大器的基本應(yīng)用基本應(yīng)用廣東機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院房毅卓房毅卓VVVo+A+-uuu一、比例放大電路一、比例放大電路1 1、反相比例電路、反相比例電路2 2、同、同相比例電路相比例電路（2）電壓放大倍數(shù)i+ = i

11、- =0V- = 0V=V+= 0因因虛斷虛斷：i+= i = 0 ， 所以：所以： i1 = - if = UO/RF平衡電阻平衡電阻 R2 = R1 / RFI1 = ui / R1 = - UO/RFAu = UO/ ui = -RF /R1設(shè)計一個放大倍數(shù)為-50倍的反相放大器。解：取：R1=10K 由：Au = UO/ ui = -RF /R1Au = -10-RF /R1 = -10RF = 10 R1 = 10 10K = 100 KR2 =R1/ Rf 10 kW課堂練習(xí)課堂練習(xí)設(shè)計一個放大倍數(shù)為-15倍的反相放大器。1. 畫出電路圖；畫出電路圖；2. 計算電路參數(shù)（計算電路參

12、數(shù)（1）設(shè)）設(shè)R1取值；（取值；（2）公式；（）公式；（3）計算）計算）3. 答答（1）電路組成（2）電壓放大倍數(shù)平衡電阻R2=R1/RF因因輸入電阻很大輸入電阻很大：ui= u+因因虛短虛短： V+ = V-電壓跟隨器電壓跟隨器采樣電路采樣電路課堂練習(xí)課堂練習(xí)設(shè)計一個放大倍數(shù)為+15倍的同相放大器。1. 畫出電路圖；畫出電路圖；2. 計算電路參數(shù)（計算電路參數(shù)（1）設(shè)）設(shè)R1取值；（取值；（2）公式；（）公式；（3）計算）計算）3. 答答原理原理廣東機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院房毅卓房毅卓（1）電路組成采樣采樣基準基準 5.1VT TRRt tVVA AVVA A(V(V+ +) )

13、 V VB B( (V V- -= =5.1V5.1V) )VV1 1= += +V Vcccc常見電壓比較器集成電路課堂練習(xí)課堂練習(xí)請使用電壓比較器設(shè)計一個汽車前照燈自動變光器電路。1. 畫出電路圖；畫出電路圖；2. 設(shè)置電路參數(shù)；設(shè)置電路參數(shù)；3. 通過通過“淘寶網(wǎng)淘寶網(wǎng)”給出電路成本。給出電路成本。1直耦放大器的一個嚴重的問題是零點漂移。差動放大器是解決零點漂直耦放大器的一個嚴重的問題是零點漂移。差動放大器是解決零點漂移問題的有效方法。差動放大器既能放大直流信號，又能放大交流信號。移問題的有效方法。差動放大器既能放大直流信號，又能放大交流信號。它對差模信號有很強的放大能力，對共模信號有很強的抑制能力。因此，它對差模信號有很強的放大能力，對共模信號有很強的抑制能力。因此，運算放大器都使用差動放大器作為輸入級。運算放大器都使用差動放大器作為輸入級。2電流源電路是構(gòu)成運放的基本單元電路，其特點是直流電阻小，而交電流源電路是構(gòu)成運放的基本單元電路，其特點是直流電阻小，而交流電阻很大。電流源電路既可以為電路提供偏置電流，又可以作為放大器流電阻很大。電流源電路既可以為電路提供偏置電流，又可以作為放大器的有源負載使用。的有源負載使用。3集成運放是一個高增益、直耦的多級放大器。主要品種有集成運放是一個高增益、直耦的多級放大器。主要品種有