2022-2023学年高二物理竞赛课件：集成运算放大器

集成运算放大器 集成运算放大器 概述 一、集成运放的特点 集成、高曾益、DC — AMP 可完成 +,—,×,÷,d/dt,∫dt,指数,对数…… 二、集成运放的组成 1. 集成运放的内部电路结构框图 输入级 — 差动放大器 输出级 — 射极输出器或互补对称功率放大器 中间级 — 电压放大器 偏置电路 — 由各种恒流源等电路组成 u+ 输入级 偏置电路 输出级 中间级 u- uo 三、集成运算的符号 u i uo u+ u – 输出端 同相 输入端 反相 输入端 u+ – + uo u i u– uo=A (u+– u–) A 四、电压传输特性 UOM UOM –UOM –UOM Uim –Uim 实际运放 理想运放 uo= f ( ui ) , 其中 ui = u+ – u– uO ui 0 ui uo + + – ui uO 0 如此高的GAIN必须加以控制方能利用 ——负反馈，牺牲gain，换取其他好处 饱和区 饱和区 线性区 §10–2 反馈的基本概念 一、反馈的概念 传递函数 A = XO/ Xd —— 开环放大倍数 F = Xf / XO ———反馈系数 Af = XO / Xi ——闭环放大倍数 二、反馈的作用——改变电路的性能 F Xd XO A Xi Xf 三、反馈的分类 １正／负反馈； ２电压／电流； ３串联／并联； ４DC/AC； ５单级／多级 四、反馈的判断 １正／负反馈——瞬时极性法 ２电压／电流——看 Xf 来自于 UO / IO ３串联／并联——看Xf 与 Xi 的作用形式 + A R Rf uo ui R1 图(a) + A R Rf uo ui R1 图(b) 电压串联负反馈 电压并联负反馈 五、负反馈对放大电路性能的影响 1、提高放大倍数的稳定性 —— = ——— 1 1+ AF dAf Af dA A —— 不难推导， 闭环 Af = A 1+ AF ≤A ——Af下降了 但是 尤其是当(1+AF)≥≥1时， ——稳定性↑ Af ≈ 1 F ——与A无关! (1+AF) —— 反馈深度 2. 展宽放大器的通频带 A F xo xi xd xf  无负反馈 0.707 Aum Auf f fL fH 有负反馈 Au Aufm Aum 0.707 Aufm fLf fHf BWf BW BWf  1 AF  BW 加入负反馈使放大器的通频带展宽 0 注意到：A BW=AfBWf ——带宽增益积不变！ 3. 改善非线性失真 A uf uo ui ui uo ud 负反馈改善了波形失真 F A 加入 负反馈 无负反馈 4. 改变输入电阻 5. 改变输出电阻 串联负反馈提高输入电阻 rif > ri 并联负反馈降低输入电阻 rif < ri 电流负反馈提高输出电阻 rof > ro 电压负反馈降低输出电阻 rof < ro 因为：电压负反馈稳定了输出电压。 因为：电流负反馈稳定了输出电流。 振荡电路 1. 电路结构 R1 A uO C C R4 D2 D1 R3 R2 R4 R5 R5 + 2. 起振条件 3. 频率调节 4. 稳幅措施 (R2+R3)≥2R1 f =1/2π(R4+R5)C D1、D2的非线性 /热敏电阻 $