J《電工電子技術(shù)基礎(chǔ)》電子教案電工電子技術(shù)第8章集成運(yùn)算放大器課件

2004年10月主編曾令琴集成運(yùn)放簡介及其線性、非線性應(yīng)用集成運(yùn)算放大器主要授課內(nèi)容第二篇第8章集成運(yùn)算放大器8.2集成運(yùn)放的應(yīng)用8.1集成運(yùn)算放大器第二篇學(xué)習(xí)集成運(yùn)算放大器學(xué)習(xí)目的與要求1.了解和熟悉集成運(yùn)算放大器的組成及其圖符號；2.掌握集成運(yùn)放的理想化條件及其分析方法；3.理解集成運(yùn)放的線性應(yīng)用及其工作原理；4.了解一般集成運(yùn)放的簡單非線性應(yīng)用。第2頁左圖所示為μA741集成運(yùn)算放大器的芯片實(shí)物外形圖從實(shí)物外形圖上可看出，μA741集成運(yùn)放有8個(gè)管腳，管腳的排列圖、電路圖符號如下：1μA7412876543空腳正電源端輸出端調(diào)零端調(diào)零端反相輸入端同相輸入端負(fù)電源端集成運(yùn)放的電路圖符號∞＋＋－U0U+U-同相輸入反相輸入∞＋＋－+12V輸出6513724-12V調(diào)零電位器外部接線圖第2頁

2．集成運(yùn)算的主要技術(shù)指標(biāo)（1）開環(huán)電壓放大倍數(shù)Au0指集成運(yùn)放工作在線性區(qū)，接入規(guī)定的負(fù)載，無負(fù)反饋情況下的直流差模電壓增益。集成運(yùn)放的Au0一般很高，約為104～107；集成運(yùn)放的差動(dòng)輸入電阻很高，可高達(dá)幾十千歐和幾十兆歐；由于運(yùn)放總是工作在深度負(fù)反饋條件下，因此其閉環(huán)輸出電阻很低，約在幾十歐至幾百歐之間；（2）差模輸入電阻ri和輸出電阻r0（1）開環(huán)電壓放大倍數(shù)Au0指運(yùn)放兩個(gè)輸入端能承受的最大共模信號電壓。超出這個(gè)電壓時(shí)，運(yùn)放的輸入級將不能正常工作或共模抑制比下降，甚至造成器件損壞。（3）最大共模輸入電壓Uicmax第2頁

3．理想集成運(yùn)算及其傳輸特性Auo=∞、ri=∞、r0=0、KCMR=∞。理想特性集成運(yùn)放的電壓傳輸特性u0(V)ui(mV)0＋U0M－U0M實(shí)際特性根據(jù)集成運(yùn)放的實(shí)際特性和理想特性，可畫出相應(yīng)的電壓傳輸特性。為簡化分析過程，同時(shí)又能滿足實(shí)際工程的需要，常把集成運(yùn)放理想化，集成運(yùn)放的理想化參數(shù)為：電壓傳輸特性給出了集成運(yùn)放開環(huán)時(shí)輸出電壓與輸入電壓之間的關(guān)系。

可以看出，當(dāng)集成運(yùn)放工作在線性區(qū)（+U0M~－U0M)時(shí)，其實(shí)際特性與理想特性非常接近；由于集成運(yùn)放的電壓放大倍數(shù)相當(dāng)高，即使輸入電壓很小，也足以讓運(yùn)放工作在飽和狀態(tài)—使輸出電壓保持穩(wěn)定。線性區(qū)飽和區(qū)輸出、輸入電壓的關(guān)系：第2頁

1．反相比例運(yùn)算電路

集成運(yùn)放的應(yīng)用分為線性應(yīng)用和非線性應(yīng)用兩大類。當(dāng)集成運(yùn)放通過外接電路引入負(fù)反饋時(shí)，集成運(yùn)放成閉環(huán)并工作在線性區(qū)，可構(gòu)成模擬信號運(yùn)算放大電路、正弦波振蕩電路和有源濾波電路等；若工作在非線性區(qū)，集成運(yùn)放則可構(gòu)成各種電壓比較器和矩形波發(fā)生器等。先介紹集成運(yùn)放的線性應(yīng)用。8.2集成運(yùn)放的應(yīng)用式中負(fù)號表示輸出電壓與輸入電壓的相位相反∞＋＋－+12Vu06513724-12VR2R1uii1ifRFR2是平衡電阻：第2頁

2．同相比例運(yùn)算電路

∞＋＋－+12Vu06513724-12VR2R1uii1ifRF可見同相比例運(yùn)算電路的電壓放大倍數(shù)必定大于1，而且僅由外接電阻的數(shù)值來決定，與運(yùn)放本身的參數(shù)無關(guān)。第2頁

3．加、減法運(yùn)算電路

（1）加法運(yùn)算電路∞＋＋－+12Vu06513724-12VRPR3ui3i3ifRFR1ui1i1R2ui2i2當(dāng)R1=R2=R3=RF時(shí)：若再有R1=RF時(shí)，則：第2頁

4．微分、積分運(yùn)算電路

（1）積分運(yùn)算電路ui為恒定電壓時(shí)積分電路uo的波形第2頁（2）微分運(yùn)算電路第2頁5．集成運(yùn)算放大電路的非線性應(yīng)用——電壓比較器運(yùn)算放大器處在開環(huán)狀態(tài)，由于電壓放大倍數(shù)極高，因而輸入端之間只要有微小電壓，運(yùn)算放大器便進(jìn)入非線性工作區(qū)域，輸出電壓uo達(dá)到最大值UOM。第2頁輸出端接雙向穩(wěn)壓管進(jìn)行雙向限幅。設(shè)穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓為UZ，忽略正向?qū)妷?，則ui>UR時(shí)，穩(wěn)壓管正向?qū)?，uo=－UZ；ui<UR時(shí)，穩(wěn)壓管反向擊穿，uo=＋UZ時(shí)。電壓比較器廣泛應(yīng)用在模-數(shù)接口、電平檢測及波形變換等領(lǐng)域。右圖所示為用過零比較器把正弦波變換為矩形波的例子。第2頁檢驗(yàn)學(xué)習(xí)結(jié)果何謂“虛地”？何謂“虛短”？何謂“虛斷”？“虛地”端是否可以真的接地？你能畫出開環(huán)比