集成運(yùn)算放大器的基礎(chǔ)知識(shí)圖解課件

項(xiàng)目六集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用-項(xiàng)目六集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用-16.1集成運(yùn)算放大器的基本知識(shí)知識(shí)分布網(wǎng)絡(luò)集成運(yùn)算放大器

理想集成運(yùn)放的參數(shù)理想集成運(yùn)放工作特性基本組成理想運(yùn)放-6.1集成運(yùn)算放大器的基本知識(shí)知識(shí)分布網(wǎng)絡(luò)集成運(yùn)算理想集成運(yùn)26.1.1集成運(yùn)放的基本組成

如圖6-2所示。輸入級(jí)：一般采用差分放大電路以抑制零點(diǎn)漂移。中間級(jí)：一般采用共發(fā)射極放大電路，提供足夠高的電壓放大倍數(shù)。輸出級(jí)：一般采用互補(bǔ)射極輸出器組成的對(duì)稱電路，以改善帶負(fù)載能力。偏置電路：為各級(jí)電路提供靜態(tài)工作點(diǎn)a)園殼式b)雙列直插式c)扁平式圖6-3集成電路的外形121341213412134集成運(yùn)放從外型上看有雙列直插式、園殼式、扁平式。圖6-3是部分集成電路的外形圖(管腳的排列為從標(biāo)志起逆時(shí)針數(shù)1，2，3，4……。)a)園殼式b)雙列直插式c)扁平式圖6-3集成電路的外形121341213412134集成運(yùn)放由輸入級(jí)、中間級(jí)、輸出級(jí)和偏置電路組成。-6.1.1集成運(yùn)放的基本組成如圖6-2所示。a)園殼式b3集成運(yùn)算放大器的圖形符號(hào)為圖6-4示。圖中“＋”表示同相輸入端，輸出信號(hào)與同相輸入端輸入信號(hào)相位相同；“－”表示反相輸入端，輸出信號(hào)與反相輸入端輸入信號(hào)相位相反。表示信號(hào)輸出端。箭頭的指向?yàn)榉糯笃鞯膫鬏敺较?；表示放大器的放大倍?shù)。

（6-1）圖6-4運(yùn)算放大器的圖形符號(hào)6.1.1集成運(yùn)放的基本組成

-集成運(yùn)算放大器的圖形符號(hào)為圖6-4示。圖6-4運(yùn)算放大器46.1.2理想集成運(yùn)放

開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)→∞差模輸入電阻→∞輸出電阻=0共模抑制比→∞理想集成放大器的圖形符號(hào)為圖6-5所示，其中∞代表理想放大器的放大器的放大倍數(shù)為無窮大。圖6-5理想集成放大器的圖形符號(hào)1理想集成運(yùn)放的主要參數(shù)-6.1.2理想集成運(yùn)放圖6-5理想集成放大器的圖形符號(hào)156.1.2理想集成運(yùn)放

2理想集成運(yùn)放工作特性圖6-6集成運(yùn)放的電壓傳輸特性實(shí)際集成運(yùn)放理想集成運(yùn)放-6.1.2理想集成運(yùn)放2理想集成運(yùn)放工作特性圖6-666.1.2理想集成運(yùn)放

2理想集成運(yùn)放工作特性圖6-6為實(shí)際集成運(yùn)放和理想集成運(yùn)放的電壓傳輸特性。傳輸特性分為線性區(qū)和非線性區(qū)。1）線性區(qū)當(dāng)集成運(yùn)放輸入信號(hào)很微小時(shí)，集成運(yùn)放輸出信號(hào)隨輸入信號(hào)變化線性變化，其比值為集成運(yùn)放的電壓放大倍數(shù)。集成運(yùn)放工作在線性狀態(tài)。一般電路引入強(qiáng)度負(fù)反饋時(shí)才可保證集成運(yùn)放工作在線性區(qū)。集成運(yùn)放工作在線性區(qū)時(shí)有兩個(gè)重要特征：(1)虛短：輸入信號(hào)很微小，近似為0，兩輸入端電位近似相同，,近似為短路，稱為“虛短”

(2)虛斷：集成運(yùn)放工作在線性區(qū)時(shí)，由于輸入阻抗很高近似為∞，輸入電流,兩輸入端相當(dāng)于斷開，稱為“虛斷”。“虛短”與虛斷”是分析運(yùn)算放大器的線性應(yīng)用的重要依據(jù)。2）非線性區(qū)集成運(yùn)放開環(huán)狀態(tài)時(shí)工作在非線性區(qū)，輸出電壓為最大飽和值：+或-，不隨輸入電壓變化。-6.1.2理想集成運(yùn)放2理想集成運(yùn)放工作特性圖6-6為實(shí)際76.2集成運(yùn)算放大器的應(yīng)用知識(shí)分布網(wǎng)絡(luò)集成運(yùn)放的應(yīng)用加法運(yùn)算比例運(yùn)算減法運(yùn)算除法運(yùn)算線性應(yīng)用非線性應(yīng)用微分運(yùn)算積分運(yùn)算電壓比較器同相輸入反相輸入-6.2集成運(yùn)算放大器的應(yīng)用知識(shí)分布網(wǎng)絡(luò)集成運(yùn)放的應(yīng)用加法運(yùn)算86.2.1集成運(yùn)算放大器的線性應(yīng)用1.比例運(yùn)算1）反相輸入反相輸入放大電路如圖6-7所示。輸入信號(hào)經(jīng)電阻R1送到反相輸入端，同相輸入端經(jīng)RP接地。為反饋電阻，構(gòu)成電壓并聯(lián)負(fù)反饋組態(tài)。圖中電阻RP稱為直流平衡電阻，以消除靜態(tài)時(shí)集成運(yùn)放內(nèi)輸入級(jí)基極電流對(duì)輸出電壓產(chǎn)生影響，進(jìn)行直流平衡。-6.2.1集成運(yùn)算放大器的線性應(yīng)用1.比例運(yùn)算-96.2.1集成運(yùn)算放大器的線性應(yīng)用1.比例運(yùn)算2)同相輸入如圖6-8所示。輸入信號(hào)經(jīng)電阻送到同相輸入端。由“虛短”、“虛斷”性質(zhì)可知：∴（6-5）輸出電壓與輸入電壓同相，且成比例，故稱為同相比例運(yùn)算。當(dāng)或,（6-6）稱為電壓跟隨器，電路如圖6-9所示。圖6-9電壓跟隨器-6.2.1集成運(yùn)算放大器的線性應(yīng)用1.比例運(yùn)算2)同相輸入106.2.1集成運(yùn)算放大器的線性應(yīng)用2.其他幾種運(yùn)算集成運(yùn)放其它幾種運(yùn)算應(yīng)用如表6-2所示，用“虛短”“虛斷”概念，同樣可分析出結(jié)論.-6.2.1集成運(yùn)算放大器的線性應(yīng)用2.其他幾種運(yùn)算-116.2.1集成運(yùn)算放大器的線性應(yīng)用2.其他幾種運(yùn)算-6.2.1集成運(yùn)算放大器的線性應(yīng)用2.其他幾種運(yùn)算-126.2.2集成運(yùn)算放大器的非線性應(yīng)用集成運(yùn)放在開環(huán)狀態(tài)時(shí)，一般工作在非線性區(qū)。可做電壓比較器使用。圖6-14(a)為電壓比較器電路及電壓傳輸特性,當(dāng)當(dāng)通過輸出電壓的正負(fù)可顯示兩輸入端電位的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)電壓比較,如圖6-14（b）。當(dāng)時(shí),稱為過零比較器。其傳輸特性如圖6-14（c）。圖6-14運(yùn)算放大器的非線性應(yīng)用(a)(b)(c)-6.2.2集成運(yùn)算放大器的非線性應(yīng)用集成運(yùn)放在開環(huán)狀態(tài)時(shí)，一13例:例6-3兩級(jí)運(yùn)放電路如圖6-15所示，第一級(jí)運(yùn)放的輸入信號(hào)V，第二級(jí)運(yùn)放的同相輸入端加入?yún)⒖茧妷?1V。集成運(yùn)放的飽和輸出電壓V，雙向穩(wěn)壓管的=6V。試對(duì)應(yīng)畫出輸出電壓的波形。圖6-15例6-3用圖-例:例6-3兩級(jí)運(yùn)放電路如圖6-15所示，第一級(jí)運(yùn)放的輸141.認(rèn)識(shí)電路2.電路安裝

3.電路調(diào)試任務(wù)操作指導(dǎo)-1.認(rèn)識(shí)電路任務(wù)操作指導(dǎo)-151.認(rèn)識(shí)電路1集成電壓比較電路——LM119(319)及KA319簡介.LM119(319)的管腳圖如圖6-18，LM119為軍用，LM319為民用。KA319的管腳圖如圖6-192電路的組成：A1及外圍元件構(gòu)成過壓檢測(cè)器，A2及外圍元件構(gòu)成欠壓檢測(cè)器，VZ提供參考電壓即閥門電壓，R3為VZ的限流電阻。VZ為2.5V的穩(wěn)壓管。-1.認(rèn)識(shí)電路-163元器件的選定及工作原理：其電路如圖6-20所示。當(dāng)蓄電池的電壓大于13V或小于10V時(shí)，發(fā)光二極管LED1或LED2分別發(fā)光警告。圖6-20蓄電池欠壓、過壓報(bào)警器-3元器件的選定及工作原理：圖6-20蓄173元器件的選定及工作原理：1)基準(zhǔn)單元：由R3及VZ組成。穩(wěn)壓管選用穩(wěn)壓值為2.5V的穩(wěn)壓管，取工作電流為=1mA。則R3=。取R3=10KΩ2)超壓警報(bào)單元A1為單值比較器，基準(zhǔn)電平為=2.5V,當(dāng)電池的電壓低于13V時(shí)，應(yīng)有＜2.5V，比較器A1輸出高電平，LED1截止，不亮；當(dāng)電池的電壓高于13V時(shí)，此時(shí)>2.5V，比較器A1輸出低電平，LED1亮。所以R11、R12應(yīng)由下列分壓公式估算：取R11=10.0KΩ（系列）,則R12=42KΩ,取R12=42.2KΩ；LED1選為BT111-X（紅）發(fā)光二極管，其最大電流為=20mA,正向電壓為=1.9V，取工作電流為=12mA,則R14=Ω,取R14=10KΩ。VZ為2.5V的穩(wěn)壓管。-3元器件的選定及工作原理：1)基準(zhǔn)單元：-183元器件的選定及工作原理：3)欠壓警報(bào)單元：A2為欠壓檢查電路，基準(zhǔn)電平也為=2.5V,當(dāng)電池電壓低于10V時(shí)，＜2.5V時(shí)比較器A2輸出低電平，LED2發(fā)光。當(dāng)＞2.5V時(shí)比較器A2輸出高電平，LED2截止。LED2選為BT111-X（綠）發(fā)光二極管，其最大電流為=20mA,正向電壓為=2.3V，取工作電流為=12mA,則R24=Ω取R24=680Ω。R21、R22由下式估算：取R21=10.0KΩ,則R22=30.0KΩ。-3元器件的選定及工作原理：3)欠壓警報(bào)單元：-192.電路安裝按電路圖6-20合理設(shè)計(jì)元件位置進(jìn)行安裝。-2.電路安裝按電路圖6-20合理設(shè)計(jì)元件位置進(jìn)行安裝。-20安裝完畢后檢查無誤，可通電測(cè)試。1將12V的電池?fù)Q成直流可調(diào)電源，通電后將電壓調(diào)到13V，LED1亮，測(cè)LM119D的③電壓應(yīng)為2.5V,④電壓應(yīng)大于2.5VV，；否則調(diào)大R12的電阻值。調(diào)節(jié)電源電壓,用示波器跟蹤①的波形.2將12V的電池?fù)Q成直流可調(diào)電源，通電后將電壓調(diào)到10V，LED2亮，測(cè)LM119D的⑨電壓應(yīng)為2.5V,⑧電壓應(yīng)小于2.5VV；否則調(diào)小R21的電阻值。調(diào)節(jié)電源電壓,用示波器跟蹤⑥的波形.3、電路調(diào)試-安裝完畢后檢查無誤，可通電測(cè)試。3、電路調(diào)試-211、接線正確2、元件成型規(guī)則、排列整齊3、焊點(diǎn)無毛糙，無漏焊、虛焊4、調(diào)試成功，LED1、LED2能正常報(bào)警5、會(huì)使用萬用表、示波器進(jìn)行測(cè)量6、按規(guī)定進(jìn)行操作，安全文明生產(chǎn)考核要求-1、接線正確考核要求-22項(xiàng)目六結(jié)束-項(xiàng)目六結(jié)束-23項(xiàng)目六集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用-項(xiàng)目六集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用-246.1集成運(yùn)算放大器的基本知識(shí)知識(shí)分布網(wǎng)絡(luò)集成運(yùn)算放大器

理想集成運(yùn)放的參數(shù)理想集成運(yùn)放工作特性基本組成理想運(yùn)放-6.1集成運(yùn)算放大器的基本知識(shí)知識(shí)分布網(wǎng)絡(luò)集成運(yùn)算理想集成運(yùn)256.1.1集成運(yùn)放的基本組成

如圖6-2所示。輸入級(jí)：一般采用差分放大電路以抑制零點(diǎn)漂移。中間級(jí)：一般采用共發(fā)射極放大電路，提供足夠高的電壓放大倍數(shù)。輸出級(jí)：一般采用互補(bǔ)射極輸出器組成的對(duì)稱電路，以改善帶負(fù)載能力。偏置電路：為各級(jí)電路提供靜態(tài)工作點(diǎn)a)園殼式b)雙列直插式c)扁平式圖6-3集成電路的外形121341213412134集成運(yùn)放從外型上看有雙列直插式、園殼式、扁平式。圖6-3是部分集成電路的外形圖(管腳的排列為從標(biāo)志起逆時(shí)針數(shù)1，2，3，4……。)a)園殼式b)雙列直插式c)扁平式圖6-3集成電路的外形121341213412134集成運(yùn)放由輸入級(jí)、中間級(jí)、輸出級(jí)和偏置電路組成。-6.1.1集成運(yùn)放的基本組成如圖6-2所示。a)園殼式b26集成運(yùn)算放大器的圖形符號(hào)為圖6-4示。圖中“＋”表示同相輸入端，輸出信號(hào)與同相輸入端輸入信號(hào)相位相同；“－”表示反相輸入端，輸出信號(hào)與反相輸入端輸入信號(hào)相位相反。表示信號(hào)輸出端。箭頭的指向?yàn)榉糯笃鞯膫鬏敺较颍槐硎痉糯笃鞯姆糯蟊稊?shù)。

（6-1）圖6-4運(yùn)算放大器的圖形符號(hào)6.1.1集成運(yùn)放的基本組成

-集成運(yùn)算放大器的圖形符號(hào)為圖6-4示。圖6-4運(yùn)算放大器276.1.2理想集成運(yùn)放

開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)→∞差模輸入電阻→∞輸出電阻=0共模抑制比→∞理想集成放大器的圖形符號(hào)為圖6-5所示，其中∞代表理想放大器的放大器的放大倍數(shù)為無窮大。圖6-5理想集成放大器的圖形符號(hào)1理想集成運(yùn)放的主要參數(shù)-6.1.2理想集成運(yùn)放圖6-5理想集成放大器的圖形符號(hào)1286.1.2理想集成運(yùn)放

2理想集成運(yùn)放工作特性圖6-6集成運(yùn)放的電壓傳輸特性實(shí)際集成運(yùn)放理想集成運(yùn)放-6.1.2理想集成運(yùn)放2理想集成運(yùn)放工作特性圖6-6296.1.2理想集成運(yùn)放

2理想集成運(yùn)放工作特性圖6-6為實(shí)際集成運(yùn)放和理想集成運(yùn)放的電壓傳輸特性。傳輸特性分為線性區(qū)和非線性區(qū)。1）線性區(qū)當(dāng)集成運(yùn)放輸入信號(hào)很微小時(shí)，集成運(yùn)放輸出信號(hào)隨輸入信號(hào)變化線性變化，其比值為集成運(yùn)放的電壓放大倍數(shù)。集成運(yùn)放工作在線性狀態(tài)。一般電路引入強(qiáng)度負(fù)反饋時(shí)才可保證集成運(yùn)放工作在線性區(qū)。集成運(yùn)放工作在線性區(qū)時(shí)有兩個(gè)重要特征：(1)虛短：輸入信號(hào)很微小，近似為0，兩輸入端電位近似相同，,近似為短路，稱為“虛短”

(2)虛斷：集成運(yùn)放工作在線性區(qū)時(shí)，由于輸入阻抗很高近似為∞，輸入電流,兩輸入端相當(dāng)于斷開，稱為“虛斷”?！疤摱獭迸c虛斷”是分析運(yùn)算放大器的線性應(yīng)用的重要依據(jù)。2）非線性區(qū)集成運(yùn)放開環(huán)狀態(tài)時(shí)工作在非線性區(qū)，輸出電壓為最大飽和值：+或-，不隨輸入電壓變化。-6.1.2理想集成運(yùn)放2理想集成運(yùn)放工作特性圖6-6為實(shí)際306.2集成運(yùn)算放大器的應(yīng)用知識(shí)分布網(wǎng)絡(luò)集成運(yùn)放的應(yīng)用加法運(yùn)算比例運(yùn)算減法運(yùn)算除法運(yùn)算線性應(yīng)用非線性應(yīng)用微分運(yùn)算積分運(yùn)算電壓比較器同相輸入反相輸入-6.2集成運(yùn)算放大器的應(yīng)用知識(shí)分布網(wǎng)絡(luò)集成運(yùn)放的應(yīng)用加法運(yùn)算316.2.1集成運(yùn)算放大器的線性應(yīng)用1.比例運(yùn)算1）反相輸入反相輸入放大電路如圖6-7所示。輸入信號(hào)經(jīng)電阻R1送到反相輸入端，同相輸入端經(jīng)RP接地。為反饋電阻，構(gòu)成電壓并聯(lián)負(fù)反饋組態(tài)。圖中電阻RP稱為直流平衡電阻，以消除靜態(tài)時(shí)集成運(yùn)放內(nèi)輸入級(jí)基極電流對(duì)輸出電壓產(chǎn)生影響，進(jìn)行直流平衡。-6.2.1集成運(yùn)算放大器的線性應(yīng)用1.比例運(yùn)算-326.2.1集成運(yùn)算放大器的線性應(yīng)用1.比例運(yùn)算2)同相輸入如圖6-8所示。輸入信號(hào)經(jīng)電阻送到同相輸入端。由“虛短”、“虛斷”性質(zhì)可知：∴（6-5）輸出電壓與輸入電壓同相，且成比例，故稱為同相比例運(yùn)算。當(dāng)或,（6-6）稱為電壓跟隨器，電路如圖6-9所示。圖6-9電壓跟隨器-6.2.1集成運(yùn)算放大器的線性應(yīng)用1.比例運(yùn)算2)同相輸入336.2.1集成運(yùn)算放大器的線性應(yīng)用2.其他幾種運(yùn)算集成運(yùn)放其它幾種運(yùn)算應(yīng)用如表6-2所示，用“虛短”“虛斷”概念，同樣可分析出結(jié)論.-6.2.1集成運(yùn)算放大器的線性應(yīng)用2.其他幾種運(yùn)算-346.2.1集成運(yùn)算放大器的線性應(yīng)用2.其他幾種運(yùn)算-6.2.1集成運(yùn)算放大器的線性應(yīng)用2.其他幾種運(yùn)算-356.2.2集成運(yùn)算放大器的非線性應(yīng)用集成運(yùn)放在開環(huán)狀態(tài)時(shí)，一般工作在非線性區(qū)?？勺鲭妷罕容^器使用。圖6-14(a)為電壓比較器電路及電壓傳輸特性,當(dāng)當(dāng)通過輸出電壓的正負(fù)可顯示兩輸入端電位的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)電壓比較,如圖6-14（b）。當(dāng)時(shí),稱為過零比較器。其傳輸特性如圖6-14（c）。圖6-14運(yùn)算放大器的非線性應(yīng)用(a)(b)(c)-6.2.2集成運(yùn)算放大器的非線性應(yīng)用集成運(yùn)放在開環(huán)狀態(tài)時(shí)，一36例:例6-3兩級(jí)運(yùn)放電路如圖6-15所示，第一級(jí)運(yùn)放的輸入信號(hào)V，第二級(jí)運(yùn)放的同相輸入端加入?yún)⒖茧妷?1V。集成運(yùn)放的飽和輸出電壓V，雙向穩(wěn)壓管的=6V。試對(duì)應(yīng)畫出輸出電壓的波形。圖6-15例6-3用圖-例:例6-3兩級(jí)運(yùn)放電路如圖6-15所示，第一級(jí)運(yùn)放的輸371.認(rèn)識(shí)電路2.電路安裝

3.電路調(diào)試任務(wù)操作指導(dǎo)-1.認(rèn)識(shí)電路任務(wù)操作指導(dǎo)-381.認(rèn)識(shí)電路1集成電壓比較電路——LM119(319)及KA319簡介.LM119(319)的管腳圖如圖6-18，LM119為軍用，LM319為民用。KA319的管腳圖如圖6-192電路的組成：A1及外圍元件構(gòu)成過壓檢測(cè)器，A2及外圍元件構(gòu)成欠壓檢測(cè)器，VZ提供參考電壓即閥門電壓，R3為VZ的限流電阻。VZ為2.5V的穩(wěn)壓管。-1.認(rèn)識(shí)電路-393元器件的選定及工作原理：其電路如圖6-20所示。當(dāng)蓄電池的電壓大于13V或小于10V時(shí)，發(fā)光二極管LED1或LED2分別發(fā)光警告。圖6-20蓄電池欠壓、過壓報(bào)警器-3元器件的選定及工作原理：圖6-20蓄403元器件的選定及工作原理：1)基準(zhǔn)單元：由R3及VZ組成。穩(wěn)壓管選用穩(wěn)壓值為2.5V的穩(wěn)壓管，取工作電流為=1mA。則R3=。取R3=10KΩ2)超壓警報(bào)單元A1為單值比較器，基準(zhǔn)電平為=2.5V,當(dāng)電池的電壓低于13V時(shí)，應(yīng)有＜2.5V，比較器A1輸出高電平，LED1截止，不亮；當(dāng)電池的電壓高于13V時(shí)，此時(shí)>2.5V，比較器A1輸出低電平，LED1亮。所以R11、R12應(yīng)由下列分壓公式估算：取R11=10.0KΩ（系列）,則R12=42KΩ,取R12=42.2KΩ；LED1選為BT111-X（紅）發(fā)光二極管，其最大電流為=20mA,正向電壓為=1.9V，取工作電流為=12mA,則R14=Ω,取R14=10KΩ。VZ為2.5V的穩(wěn)壓管。