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集成运算放大器及其 线性应用

集成运算放大器及其 线性应用. 制作：浙江广厦建设职业技术学院 信息与控制工程学院. 一、集成运放的结构. （ 1 ）采用四级以上的多级放大器，输入级和第二级一般采用差动放大器。 （ 2 ）输入级常采用复合三极管或场效应管，以减小输入电流，增加输入电阻。 （ 3 ）输出级采用互补对称式射极跟随器，以进行功率放大，提高带负载的能力。. 集成运放内部结构（举例）. + U CC. 第 2 级. R C 3. R C. R C. R E 3. T 10. T 7. T 1. T 2. T 6. T 5. R E 4. E. R L. T 8.

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集成运算放大器及其 线性应用

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  1. 集成运算放大器及其线性应用 制作：浙江广厦建设职业技术学院 信息与控制工程学院

  2. 一、集成运放的结构 （1）采用四级以上的多级放大器，输入级和第二级一般采用差动放大器。 （2）输入级常采用复合三极管或场效应管，以减小输入电流，增加输入电阻。 （3）输出级采用互补对称式射极跟随器，以进行功率放大，提高带负载的能力。

  3. 集成运放内部结构（举例） +UCC 第2级 RC3 RC RC RE3 T10 T7 T1 T2 T6 T5 RE4 E RL T8 RE5 RE2 T9 T11 RC4 第1级：差动放大器 -UEE 差动放大器 极 性 判 断 – + 第4级：互补对称射极跟随器 第3级：单管放大器

  4. 理想运放： ri KCMMRR ro 0 Ao   u－ － u－ Ao uo － uo ＋ ＋ u+ u+ ＋ 运放的特点： ri大:几百千欧至几兆欧 KCMRR 很大 ro小：几十  几百 A o很大: 104  107 运放符号： 国内符号 国际符号

  5. 二、 集成运放的性能指标 1、开环差模电压放大倍数Aod 无外加反馈回路的差模放大倍数。一般在105  107之间。理想运放的Aod为。 2、共模抑制比KCMMR 常用分贝作单位，一般100dB以上。 3、差模输入电阻rid ri>1M, 有的可达100M以上。 4、输出电阻ro ro=几-几十。

  6. 5、最大共模输入电压UIcmax 6、最大差模输入电压UIdmax 7、-3dB带宽fH 运放是直流放大器， 也可放大低频信号，不适用于高频信号。 还有其他一些反映运放对称性、零漂等的参数。不再一一介绍。

  7. 三、 集成运放应用基础 uo u- uo +UOM Ao _  ui u+ ui + + -UOM  例：若UOM=12V，Ao=106， 则|ui|<12V时，运放 处于线性区。 线性放大区 Ao越大，运放的线性范围越小，必须在输出与输入之间加负反馈才能使其扩大输入信号的线性范围。 要集成运放工作在线性区,必须在集成运放外部电路引入负反馈

  8. 理想运放的条件 虚短路 虚开路 1、理想运放的条件及其工作在线性区的特点 运放工作在线性区的特点 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可以分别对每个运放进行。

  9. 虚短路 • 虚开路 • 放大倍数与负载无关， • 可以分开分析。  _  + + 信号的放大、运算 运放线性应用 有源滤波电路 2、分析运放组成的线性电路的出发点 Ii uo U- U+

  10. 四、 信号的运算电路 1、 比例运算电路 作用：将信号按比例放大。 类型：同相比例放大和反相比例放大。 方法：引入深度电压并联负反馈或电压串联负反馈。这样输出电压与运放的开环放大倍数无关，与输入电压和反馈系数有关。

  11. R2 i2 i1  _  ui uo + R1 + RP 1). 放大倍数 a、反相比例运算电路 虚开路 虚短路 i1= i2 虚开路 结构特点：负反馈引到反相输入端，信号从反相端输入。 若R2=R1，则Au=-1 UO = Ui，称为反相器

  12. R2  _  ui i2 + R1 i1 + RP 平衡电阻，使输入端对地的静态电阻相等，保证静态时输入级的对称性。 2). 电路的输入电阻 ri=R1 uo RP =R1// R2 为保证一定的输入电阻，当放大倍数大时，需增大R2，而大电阻的精度差，因此，在放大倍数较大时，该电路结构不再适用。

  13. R2  _  ui i2 + R1 i1 + RP 电位为0，虚地 3). 反馈方式 电压并联负反馈 输出电阻很小！ 4). 共模电压 输入电阻小、共模电压为 0 以及“虚地”是反相输入的特点。

  14. 反相比例电路的特点： 1. 共模输入电压为0，因此对运放的共模抑制比要求低。 2. 由于电压负反馈的作用，输出电阻小，可认为是0，因此带负载能力强。 3. 由于并联负反馈的作用，输入电阻小，因此对输入电流有一定的要求。 4. U-=U+=0，反相比例运算电路存在虚地。

  15. R2  _  uo + R1 ui + RP 虚短路 b、同相比例运算电路 虚开路 u-= u+= ui 虚开路 结构特点：负反馈引到反相输入端，信号从同相端输入。 反馈方式：电压串联负反馈。输入电阻高。

  16. 同相比例电路的特点： 1. 由于电压负反馈的作用，输出电阻小，可认为是0，因此带负载能力强。 2. 由于串联负反馈的作用，输入电阻大。 3. 共模输入电压为ui，因此对运放的共模抑制比要求高。 讨论题1： 把同相比例运算电路当作第一级，把反相比例运算电路作为第二级，组成两级放大电路，试分析uo与ui的关系。

  17. 2、 加减运算电路 作用：将若干个输入信号之和或之差按比例放大。 类型：同相求和和反相求和。 方法：引入深度电压并联负反馈或电压串联负反馈。这样输出电压与运放的开环放大倍数无关，与输入电压和反馈系数有关。

  18. R2 R11 ui1 R12  _ ui2 uo + + RP a、反相求和运算 实际应用时可适当增加或减少输入端的个数，以适应不同的需要。

  19. R2 R11 ui1 i12 iF i11 R12  _ ui2 uo + + RP 调节反相求和电路的某一路信号的输入电阻，不影响输入电压和输出电压的比例关系，调节方便。

  20. R1 RF uo - R21 + ui1 + R22 ui2 b、同相求和运算 实际应用时可适当增加或减少输入端的个数，以适应不同的需要。

  21. R1 RF uo - R21 + ui1 + R22 ui2 此电路如果以 u+ 为输入 ，则输出为： 流入运放输入端的电流为0（虚开路） 注意：同相求和电路的各输入信号的放大倍数互相影响，不能单独调整。

  22. R1 RF uo - R21 + ui1 + R22 ui2 R´ 左图也是同相求和运算电路，如何求同相输入端的电位？ 提示： 1. 虚开路：流入同相端的电流为0。 2. 节点电位法求u+。

  23. 小结： 1、理想集成运算电路的特点 2、集成运算电路的线性应用 作业：见参考书2 理想集成运放的条件是什么？什么是虚短？什么是虚断？

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