集成运算放大器.docx
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集成运算放大器
学科
模拟电子
班级
12秋机电
日期
授课教师
课题
集成运算放大器
课时数
课型
新授
教学
目标
1.了解差分放大器的电路特点、工作原理。
2.了解集成电路的分类、特点和集成运放主要参数。
3.掌握集成运算放大器的理想化特性。
4.掌握集成运算放大器的基本运算电路和工作原理。
5.了解集成运算放大器的应用知识。
教学
重点
难点
1.差分放大器抑制共模信号的过程。
2.利用理想化特性分析运算放大器。
教具
教
学
过
程
内容、步骤、方法
附记
一、知识总述
在半导体制造工艺的基础上,把整个电路中的元器件制作在一块硅基片上,构成特定功能的电子电路,称为集成电路(IntegratedCircuits,简称IC)。
它的体积小,而性能却很好。
自1959年世界上出现第一块集成电路至今,经过五十年时间的发展,它已深入到一切产业的每种产品中。
在导弹、卫星、战车、舰船、飞机等军事装备中;在数控机床、仪器仪表等工业设备中;在通信和计算机中;在音响、电视、录象、洗衣机、电冰箱等家用电器中都采用了集成电路。
二、集成运算放大器的组成和电路符号
集成运放的内部电路通常由偏置电路、输入级、中间级和输出级组成。
输入极是集成运放性能指标好坏的关键,常采用差分放大电路来减小温度漂移,并提供运放的同相输入端和反相输入端。
中间级主要用来放大,常采用带有源负载的共发射极放大电路来提高电压增益。
输出极用来提高输出电压和电流的幅度,要求输出功率和带负载能力强。
常用PNP和NPN管构成的互补对称共集电极放大电路,又称OCL功率放大电路。
并设有过载保护措施。
三、集成运放组成框图
四、集成运算放大器的组成和电路符号
运算放大器电路符号
1、反相输入端,用符号“–”表示。
由此输入的信号,输出与输入信号反相;
2、同相输入端,用符号“+”表示。
由此输入的信号,输出与输入信号同相;
3、表示放大器,三角形所指方向为信号的传输方向。
4、无穷大符号代表放大倍数无穷大
注意:
大多数集成运放需要两个直流电源:
正电源+VCC和负电源–VCC
、
教
学
过
程
内容、步骤、方法
附记
集成运算放大器的外形和符号
集成运算的封装有塑料双列直插式、单列直插式、陶瓷扁平式、金属元壳式等。
集成运算放大器的放大倍数和参数
一、两种放大倍数
图5.1.1集成运放的开环放大倍数
1.开环放大倍数AVO
开环放大倍数AVO:
无反馈时集成运放的放大倍数。
如图
2.闭环放大倍数AVF
闭环放大倍数AVF:
有反馈时集成运放的放大倍数称为闭环放大倍数。
其数值根据具体电路的反馈情况来计算。
二、主要参数
1.输入失调电压VIO
输入电压为零时,为了使放大器输出电压为零,在输入端外加的补偿电压。
一般为毫伏级。
它表征电路输入部分不对称的程度,VIO越小,运放性能越好。
2.输入失调电流IIO
输入电压为零时,为了使放大器输出电压为零,在输入端外加的补偿电流。
其值为两个输入端静态基极电流之差。
3.输入偏置电流IIB
输入电压为零时,两个输入端静态基极电流的平均值。
一般为微安数量级,IIB越小越好。
4.开环电压放大倍数AVO
电路开环情况下,输出电压与输入差模电压之比。
AVO越大,集成运放运算精度越高。
一般中增益运放的AVO可达105倍。
5.开环输入阻抗ri
指电路开环情况下,差模输入电压与输入电流之比。
ri越大,运放性能越好。
一般在几百千欧至几兆欧。
6.开环输出阻抗ro
电路开环情况下,输出电压与输出电流之比。
ro越小,运放性能越好。
一般在几百欧左右。
7.共模抑制比KCMR
电路开环情况下,差模放大倍数AVD与共模放大倍数AVC之比。
KCMR越大,运放性能越好。
一般在80dB以上。
8.输出电压峰-峰值VOPP
放大器在空载情况下,最大不失真电压的峰-峰值。
9.静态功耗PD
电路输入端短路、输出端开路时所消耗的功率。
10.开环带宽BW
开环电压放大倍数随信号频率升高而下降3dB所对应的带宽。
以上参数可根据集成运放的型号,从产品说明书等有关资料中查阅。
三、集成运放产品分类简介
1.通用型
通用型集成运放的特点是:
最大差模输入电压和最大共模输入电压大;输出有短路保护功能;电源电压适用范围宽;不需外接补偿电容。
如性能较好的CF741等。
2.特殊型
特殊型集成运放的特点是突出某项性能指标。
如:
(1)高输入阻抗型差模输入电阻不小于109Ω。
(2)高精度型∆VIO/∆T小于2μV/︒C。
(3)宽带型增益带宽大。
(4)低功耗型当电源电压±15V时,最大功耗不大于6mW。
(5)高速型转换速率大于30V/μs。
(6)高压型输出电压较高。
五、反相输入比例运算电路
图,是电压并联负反馈放大电路。
根据运放“理想特性”,
,
,而vO又是有限值,则
所以
故反相输入比例运放的闭环放大倍数为
输出电压为
图5.1.2反相比例放大电路
结论,反相输入比例运算电路的闭环放大倍数
只取决于
与
之比,与开环放大倍数
无关;输出电压与输入电压成反相比例关系。
由于vA≈0,即A端的电位接近于零电位,但实际并没有接地,所以通常把A端称为“虚地”。
六、同相输入比例运算电路
图,是电压串联负反馈放大电路。
根据运放“理想特性”
,
,而vO又为有限值。
得
,
因此,输入电压为
=
其中
故同相输入比例运放的闭环放大倍数为
教
学
过
程
内容、步骤、方法
附记
教
学
过
程
内容、步骤、方法
附记
输出电压
图5.1.3同相比例运算放大电路
从以上分析可以得出结论:
同相输入比例运算电路的放大倍数与
无关,只取决于
与
的比值;输出电压与输入电压同相且成比例关系。
七、集成运算放大器的理想特性
集成运放的理想特性为:
1.输入信号为零时,输出端应恒定为零;
2.输入阻抗ri=∞;
3.输出阻抗ro=0;
4.频带宽度BW应从0→∞;
5.开环电压放大倍数ΑVO=∞。
作业
内容
1、集成运算的组成。
2、集成运算的传输特性及特点
3、两种集成运算放大电路的特点
教学
后记
通过这节课的学习使学生们了解放大器的组成,知道放大器在我们现实生活中的应用,培养我们热爱学习,热爱科技的生活态度。
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