集成运算放大器原理和运用

集成运算放大器原理和应用基本原理和一般应用课程大纲一.基本原理和主要性能指标二.运算放大器分析方法三、运算放大器的应用四、运算放大器应用时应注意的问题五.实例分析一、基本原理和主要性能指标1、概念2、运算放大器基本组成和原理3、主要性能指标一、基本原理和主要性能指标1概念因为早期运放主要用于放大和模拟运算（加法、减法、乘法、除法、积分、微分等），所以取名运算放大器。现在—还用于信号处理、信号变换、信号产生等方面，在各种电子设备中被广泛应用。在测量、控制电路中有十分重要的地位。2、运算放大器基本组成和原理-组成一、基本原理和主要性能指标运算放大器输入级：采用恒流源的差动放大电路，工作在小电流状态，输入阻抗高。中间级：一般采用恒流源的共发射极放大电路，放大倍数在几千倍以上，是运算放大器的主要增益部分。输出级：有较大的电压输出幅度，较高的输出功率、较小的输出电阻，一般设有过载保护。偏置电路：为各级提供合适的静态工作点，作为有源负载提高电压增益。一、基本原理和主要性能指标2、运算放大器基本原理和组成-原理一、基本原理和主要性能指标3.主要性能指标（1）输入失调（偏移）电压Vio一般在1~10Mv,指为了保证输出为零，在输入端加的补偿电压，温度影响较大。（2）输入失调（偏移）电流Iio输入信号为零时，两输入端静态电流之差，温度影响较大。（3）输入偏置电流IIB输入信号为零时，两输入端静态电流的平均值，温度有一定影响。（4）差模增益（放大倍数）Avd指运算放大器在开环状态时的差模放大倍数。（5）转换速率SR运算放大器在单位增益和额定输出电压下，输出电压的最大变化率dv/dt。一、基本原理和主要性能指标3.主要性能指标（6）共模印制比KCMR(CMR)差模放大倍数与共模放大倍数之比。（7）最大共模输入电压VicM运算放大器在线性工作工作范围内所能承受的最大共模输入电压。（8）最大差模输入电压VidM运算放大器两输入端之间所能承受的最大电压。（9）-3dB带宽fH和单位增益带宽fcfH是指当Ao下降到3dB所对应的信号频率；fc是指Ao下降到0dB所对应的信号频率。注意与GBP区别开来。（10）差模输入电阻和输出电阻差模输入电阻是指两输入端之间动态电阻；输出电阻指运算放大器在环状态下输出端对地电阻。一、基本原理和主要性能指标3.主要性能指标-例子一、基本原理和主要性能指标3.主要性能指标-例子二.运算放大器分析方法1、分析运算放大器的基本法则：虚短、虚断、虚地。2、典型运算放大电路同相输入比例放大电路跟随电路反相输入比例放大电路积分电路微分电路加法电路减法电路2、典型运算放大电路同相输入比例放大电路1234ABCD4321DCBATitleNumberRevisionSizeADate:28-May-2008SheetofFile:E:\陈永伦\海洋王\dgs10.DdbDrawnBy:U1R1R2RfVoU1R1R2RfViVoU1R1R2ViVoCU1RfR2ViVoCViU1R1RfViVoU1R1R3RfVi1VoR2Vi2U1R1R3RfVi1VoR2Vi2U1R1RfViVoCU1RfR1ViVoCU1R1R2ViVoC2RfC1跟随电路2、典型运算放大电路1234ABCD4321DCBATitleNumberRevisionSizeADate:28-May-2008SheetofFile:E:\陈永伦\海洋王\dgs10.DdbDrawnBy:U1R1R2RfVoU1R1R2RfViVoU1R1R2ViVoCU1RfR2ViVoCViU1R1RfViVoU1R1R3RfVi1VoR2Vi2U1R1R3RfVi1VoR2Vi2U1R1RfViVoCU1RfR1ViVoCU1R1R2ViVoC2RfC1反相输入比例放大电路2、典型运算放大电路1234ABCD4321DCBATitleNumberRevisionSizeADate:28-May-2008SheetofFile:E:\陈永伦\海洋王\dgs10.DdbDrawnBy:U1R1R2RfVoU1R1R2RfViVoU1R1R2ViVoCU1RfR2ViVoCViU1R1RfViVoU1R1R3RfVi1VoR2Vi2U1R1R3RfVi1VoR2Vi2U1R1RfViVoCU1RfR1ViVoCU1R1R2ViVoC2RfC12、典型运算放大电路积分电路1234ABCD4321DCBATitleNumberRevisionSizeADate:28-May-2008SheetofFile:E:\陈永伦\海洋王\dgs10.DdbDrawnBy:U1R1R2RfVoU1R1R2RfViVoU1R1R2ViVoCU1RfR2ViVoCViU1R1RfViVoU1R1R3RfVi1VoR2Vi2U1R1R3RfVi1VoR2Vi2U1R1RfViVoCU1RfR1ViVoCU1R1R2ViVoC2RfC1微分电路2、典型运算放大电路1234ABCD4321DCBATitleNumberRevisionSizeADate:28-May-2008SheetofFile:E:\陈永伦\海洋王\dgs10.DdbDrawnBy:U1R1R2RfVoU1R1R2RfViVoU1R1R2ViVoCU1RfR2ViVoCViU1R1RfViVoU1R1R3RfVi1VoR2Vi2U1R1R3RfVi1VoR2Vi2U1R1RfViVoCU1RfR1ViVoCU1R1R2ViVoC2RfC1加法电路2、典型运算放大电路1234ABCD4321DCBATitleNumberRevisionSizeADate:28-May-2008SheetofFile:E:\陈永伦\海洋王\dgs10.DdbDrawnBy:U1R1R2RfVoU1R1R2RfViVoU1R1R2ViVoCU1RfR2ViVoCViU1R1RfViVoU1R1R3RfVi1VoR2Vi2U1R1R3RfVi1VoR2Vi2U1R1RfViVoCU1RfR1ViVoCU1R1R2ViVoC2RfC1减法电路2、典型运算放大电路1234ABCD4321DCBATitleNumberRevisionSizeADate:28-May-2008SheetofFile:E:\陈永伦\海洋王\dgs10.DdbDrawnBy:U1R1R2RfVoU1R1R2RfViVoU1R1R2ViVoCU1RfR2ViVoCViU1R1RfViVoU1R1R3RfVi1VoR2Vi2U1R1R3RfVi1VoR2Vi2U1R1RfViVoCU1RfR1ViVoCU1R1R2ViVoC2RfC11、在测量方面的应用2、在信号处理方面的应用三、运算放大器的基本应用1、在测量方面的应用利用运算放大器测量电压、电流等:可以与指针表做成：●直流电流测量电路●支流电压测量电路●交流电流测量电路、●交流电压测量电路1、在测量方面的应用直流电流测量电路1234ABCD4321DCBATitleNumberRevisionSizeADate:29-May-2008SheetofFile:E:\陈永伦\海洋王\dgs10.DdbDrawnBy:U1101VR100+-KU1RViVoCU1R1R2ViVoR3U1R1R2VoR3CR4U1R1R2ViVoC1C2Vref（1）有源滤波器（2）采样保持电路（3）电压比较电路（4）波形产生电路（5）比例-积分-微分（PID）调节器2、在信号处理方面的应用(1)有源滤波器2、在信号处理方面的应用◆一阶有源低通滤波器：过滤高频信号◆一阶有源高通滤波器：过滤低频信号◆二阶有源带通滤波器：过滤低频高频和信号◆二阶有源带阻滤波器：过滤中频信号(1)有源滤波器滤波-幅频特性图2、在信号处理方面的应用2、在信号处理方面的应用(1)有源滤波器-一阶有源低通滤波器1234ABCD4321DCBATitleNumberRevisionSizeADate:28-May-2008SheetofFile:E:\陈永伦\海洋王\dgs10.DdbDrawnBy:U1R1R2RfVoU1R1R2RfViVoU1R1R2ViVoCU1RfR2ViVoCViU1R1RfViVoU1R1R3RfVi1VoR2Vi2U1R1R3RfVi1VoR2Vi2U1R1RfViVoCU1RfR1ViVoCU1R1R2ViVoC2RfC12、在信号处理方面的应用(1)有源滤波器-一阶有源高通滤波器1234ABCD4321DCBATitleNumberRevisionSizeADate:28-May-2008SheetofFile:E:\陈永伦\海洋王\dgs10.DdbDrawnBy:U1R1R2RfVoU1R1R2RfViVoU1R1R2ViVoCU1RfR2ViVoCViU1R1RfViVoU1R1R3RfVi1VoR2Vi2U1R1R3RfVi1VoR2Vi2U1R1RfViVoCU1RfR1ViVoCU1R1R2ViVoC2RfC12、在信号处理方面的应用(1)有源滤波器-二阶有源带通滤波器1234ABCD4321DCBATitleNumberRevisionSizeADate:28-May-2008SheetofFile:E:\陈永伦\海洋王\dgs10.DdbDrawnBy:U1R1R2RfVoU1R1R2RfViVoU1R1R2ViVoCU1RfR2ViVoCViU1R1RfViVoU1R1R3RfVi1VoR2Vi2U1R1R3RfVi1VoR2Vi2U1R1RfViVoCU1RfR1ViVoCU1R1R2ViVoC2RfC12、在信号处理方面的应用(1)有源滤波器-二阶有源带阻滤波器1234ABCD4321DCBATitleNumberRevisionSizeADate:30-May-2008SheetofFile:E:\陈永伦\海洋王\dgs10.DdbDrawnBy:U1R1R2RfVoU1R1R2RfViVoU1R1R2ViVoCU1RfR2ViVoCViU1R1RfViVoU1R1R3RfVi1VoR2Vi2U1R1R3RfVi1VoR2Vi2U1R1RfViVoCU1RfR1ViVoCU1R1R2ViVoC2RfC1U1RR/2ViVoCRfC2CR2、在信号处理方面的应用（2）采样保持电路1234ABCD4321DCBATitleNumberRevisionSizeADate:29-May-2008SheetofFile:E:\陈永伦\海洋王\dgs10.DdbDrawnBy:U1101VR100+-KU1RViVoCU1R1R2ViVoR3U1R1R2VoR3CR4U1R1R2ViVoC1C2Vref缺少控制开关2、在信号处理方面的应用（3）电压比较电路▼用于比较电路的运放叫比较器；▼性能要求：鉴别准确，反应灵敏，动作迅速，抗干扰能力强，有一定的保护措施，防止过压（输入）或过流。对SR、Vin、Vio等要求严格；▼常用的是迟滞（滞回）比较器。2、在信号处理方面的应用（3）电压比较电路-滞回电压比较电路1234ABCD4321DCBATitleNumberRevisionSizeADate:29-May-2008SheetofFile:E:\陈永伦\海洋王\dgs10.DdbDrawnBy:U1101VR100+-KU1RViVoCU1R1R2ViVoR3U1R1R2VoR3CR4U1R1R2ViVoC1C2Vref2、在信号处理方面的应用（4）波形产生电路●锯齿波发生电路●三角波发生电路●正弦波发生电路●方波发生电路●压空振荡发生电路2、在信号处理方面的应用（4）波形产生电路-方波发生电路1234ABCD4321DCBATitleNumberRevisionSizeADate:29-May-2008SheetofFile:E:\陈永伦\海洋王\dgs10.DdbDrawnBy:U1101VR100+-KU1RViVoC