《集成運放的結(jié)構(gòu)、工作原理和主要參數(shù).ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《集成運放的結(jié)構(gòu)、工作原理和主要參數(shù).ppt（22頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

7 1集成運放的特點和電路結(jié)構(gòu) 7 2集成運放的特性參數(shù) 7 3理想的集成運放 第七章集成運算放大器 7 4集成運放的線性應(yīng)用 7 5集成運放的非線性應(yīng)用 集成運算放大器 簡稱集成運放 是一個高性能的直接耦合多級放大電路 因首先用于運放 故而得名 1 采用直接耦合方式 充分利用管子性能良好的一致性 采用差分放大電路和電流源電路 通用型集成運放 單運放LM741 四運放LM324 專用型集成運放 高精度型 AD797 7 1集成運放的特點和電路結(jié)構(gòu) 2 用有源器件代替無源元件 如用晶體管代替占面積大的大電阻 三極管當二極管用等 3 利用縱向NPN管 值較大 橫向PNP管的耐壓比較高的特點 接成復(fù)合管的組態(tài) 形成性能優(yōu)良的各種放大電路 一 集成運放的特點 集成運放的分類 4 體積小 可靠性高 功耗低 成本低 使用方便 二 集成運放的一般構(gòu)成 通用型 偏置電路 由恒流源電路組成 向各放大級提供合適的偏置電流 輸入級 大多采用差動放大電路 要求輸入電阻大 共模抑制比高 耐壓高 中間級 輸出級 主放大器 多采用共射放大電路 要求有足夠大的放大能力 一般為互補推挽功率放大器 要求輸出電阻小 輸出電壓盡可能大 通常含有保護電路 三 集成運放的符號和封裝 若將集成運放看成一個黑盒子 則可等效為一個雙端輸入單端輸出的高性能差分放大電路 1 電路符號 同相輸入端 反相輸入端 同相輸入端 信號從該端輸入時 輸出與輸入同相 反相輸入端 信號從該端輸入時 輸出與輸入反相 2 封裝 金屬圓殼式 雙列直插式 扁平式 四 通用型集成運放LM741 對于集成運放電路 應(yīng)首先找出偏置電路 然后根據(jù)信號流通順序 將其分為輸入級 中間級和輸出級 四 通用型集成運放LM741 雙入單出的共集 共基差分放大電路 復(fù)合管為放大管 恒流源作負載的共射放大電路 用UBE倍增電路消除交越失真的互補推挽輸出級 四 通用型集成運放LM741 T1 T6組成差分式放大電路 T1 T3和T2 T4組成復(fù)合差分電路 采用共集形式可以提高輸入阻抗 共基形式頻帶寬 T3 T4為橫向PNP管 耐壓高 因此允許的共模輸入電壓大 T5 T6 T7組成精密鏡像電流源作為T3 T4的有源負載 能有效地提高共模抑制比 Rp為外接的調(diào)零電位器 通過調(diào)節(jié)Rp可以保證靜態(tài)時輸出為零 四 通用型集成運放LM741 T16 T17組成復(fù)合管共射放大電路 T13B作為有源負載 交流電阻很大 所以本級可以獲得很高的電壓增益 同時具有較高的輸入電阻 電容CC用于相位補償 密勒 補償 避免電路產(chǎn)生自激振蕩 四 通用型集成運放LM741 T14 T20組成互補推挽輸出電路 T19作二極管用 與T14 R8組成UBE倍增電路 使電路工作在甲乙類狀態(tài) 消除交越失真 T24為射極跟隨器 起隔離作用 減小輸出級對中間級的負載影響 四 通用型集成運放LM741 正常工作時 T15 T21處于截止狀態(tài) 當電流過大時 R9 R10的壓降增大 T15 T21導(dǎo)通 T15導(dǎo)通后 對T14的基極產(chǎn)生分流作用 限制T14的電流 保護T14 T21導(dǎo)通后 使T23 T22導(dǎo)通 使T16的基極電位降低 使T24的基極電位升高 導(dǎo)致T20趨于截止 因而限制T20的電流 保護T20 1 開環(huán)差模電壓增益AOd 集成運放在無外加反饋情況下的差模電壓增益 AOd越大越好 一般在70 120dB范圍內(nèi) 2 差模輸入電阻rid rid 幾兆歐 若以場效應(yīng)管作為輸入級可達106M 3 輸出電阻rO 集成運放輸出端的對地等效電阻 反映了集成運放的帶負載能力 rO 100 1000歐姆 7 2集成運放的主要技術(shù)參數(shù) 4 共模抑制比KCMR 開環(huán)差模電壓增益與開環(huán)共模電壓增益之比 KCMR越大越好 一般在80 160dB范圍內(nèi) 5 3dB帶寬BW AOd由直流增益下降3dB時所對應(yīng)的信號頻率 6 單位增益帶寬BG AOd下降到1 0dB 時對應(yīng)的頻率 BW 幾Hz 幾千Hz BG 0 4 5MHz 7 2集成運放的主要技術(shù)參數(shù) 7 輸入失調(diào)電壓UI0及其溫漂 UI0 靜態(tài)時為使輸出電壓為0 需要在輸入端所加的補償電壓 其值表征了運放輸入級的對稱性 在一定程度上也反映了溫漂的大小 輸入失調(diào)電壓UI0的溫度變化率 UI0 1 10mV UI0 5 10 V C 8 最大共模輸入電壓UICm 表示集成運放所能承受的最大共模電壓 若超過此值 運放的共模抑制比將顯著惡化 9 最大差模輸入電壓UIdm 表示集成運放兩輸入端之間所能承受的最大電壓 若超過此值 運放輸入級中差分對管中的一個管子的發(fā)射結(jié)可能被反向擊穿 7 2集成運放的主要技術(shù)參數(shù) 10 輸入偏置電流IIB 輸出電壓為0時 兩個輸入端偏置電流的平均值 典型值 10 幾千nA 11 輸入失調(diào)電流II0及其溫漂 II0 輸入失調(diào)電壓II0的溫度變化率 輸出電壓為0時 兩個輸入端的偏置電流之差 II0 幾十 一百nA II0 0 01II0 C 7 2集成運放的主要技術(shù)參數(shù) 7 2集成運放的特性指標 7 3理想運算放大器 一 理想運放的技術(shù)指標 二 集成運放的傳輸特性 三 理想運放工作在線性區(qū)的特點 四 理想運放工作在非線性區(qū)的特點 一 理想運放的技術(shù)指標 理想運放 將各項技術(shù)指標理想化的集成運放 開環(huán)差模電壓增益 差模輸入電阻 輸出電阻 共模抑制比 二 集成運放的電壓傳輸特性 1 線性區(qū) 當差模輸入信號較小時 輸出與輸入是線性的關(guān)系 由于運放的開環(huán)差模電壓增益很高 所以線性范圍很小 一般不超過0 1mV 2 非線性區(qū) 若差模輸入信號過大 超出其線性范圍時 會導(dǎo)致運放內(nèi)部的某些晶體管飽和或截止 此時運放的輸出電壓只有兩種情況 要么為正向飽和值 要么為負向飽和值 三 理想運放工作在線性區(qū)時的特點 因理想運放AOd 運放工作在線性區(qū)時 1 理想運放的差模輸入電壓等于零 虛短 運放的兩輸入端電位相等 如同將兩點短路一樣 但實際上并未真正被短路 將這種現(xiàn)象稱為 虛短 實際運放AOd越大 將輸入端視為 虛短 帶來的誤差越小 由于理想運放rid 因此兩輸入端均沒有電流 2 理想運放的輸入電流等于零 虛斷 運放的輸入電流等于0 如同將兩點斷開 但實際上并未真正被斷開 將這種現(xiàn)象稱為 虛斷 實際運放rid越大 將輸入端視為 虛斷 帶來的誤差越小 虛短 和 虛斷 是理想運放工作在線性區(qū)時的兩個重要結(jié)論 常作為分析運放應(yīng)用電路的出發(fā)點 必須牢牢掌握 三 理想運放工作在線性區(qū)時的特點 四 理想運放工作在非線性區(qū)時的特點 1 輸出電壓的值只有兩種可能 或等于正向飽和值 或等于負向飽和值 理想特性 注意 運放工作在非線性區(qū)時 差模輸入電壓可以較大 所以 虛短 現(xiàn)象不復(fù)存在 2 理想運放的輸入電流等于零 虛斷 理想運放rid 時 發(fā)生狀態(tài)的轉(zhuǎn)換 注意問題 理想運放工作在線性區(qū)和非線性區(qū)時 各有不同的特點 在分析運放的各種應(yīng)用電路時 首先必須判斷其中的運放工作在哪個區(qū)域 線性區(qū) 虛短 虛斷 非線性區(qū) 有虛斷無虛短 輸出為正向 負向 飽和值 線性區(qū) 非線性區(qū) 必須要在電路中引入深度負反饋 運放工作在開環(huán)狀態(tài)