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 集成电路基础知识 中间级 输入级 输出级 偏置电路 输入级：要求输入电阻高，差模放大倍数高，抑制零点漂移和共模干扰信号的能力强。都采用差分放大电路。 中间级：要求电压放大倍数高。常采用带恒流源的共发射极放大电路构成。 集成运算放大器 集成电路基础知识 中间级 输入级 输出级 偏置电路 偏置电路：为各级放大电路提供稳定和合适的偏置电流，决定各级的静态工作点，一般由恒流源电路构成。 输出级：与负载相接，要求输出电阻低，带负载能力强，一般由互补对称电路或射极输出器构成。 集成运算放大器 集成电路基础知识 ＋ － u-－ u+ uo 国际符号： 国内符号： 集成运放的特点： 开环电压放大倍数Ao大 差模输入电阻rid大 输出电阻ro小 同相输入端 反相输入端 输出端 共模抑制比KCMRR大 集成逻辑门电路 集成逻辑运算及其门电路 逻辑门电路是数字电路中最基本的逻辑元件。 所谓门就是一种开关，它能按照一定的条件去控制信号的通过或不通过。 门电路的输入和输出之间存在一定的逻辑关系(因果关系)，所以门电路又称为逻辑门电路。 基本逻辑关系为“与”、“或”、“非”三种。 由电子电路实现逻辑运算时，它的输入和输出信号都是用电位（或称电平）的高低表示的。高电平和低电平都不是一个固定的数值，而是有一定的变化范围。 理想运算放大器 理想运放工作在线性区的特点 uo = Auo(u+– u– ), Auo   , rid   所以(1) 差模输入电压约等于 0 即 u+= u– ,称“虚短” (2) 输入电流约等于 0 即 i+= i–  0 ,称“虚断” 电压传输特性 + + ∞ uo u– u+ i+ i– –  Auo越大，运放的线性范围越小，必须加负反馈才能使其工作于线性区。 2. 理想运放工作在饱和区的特点 (1) 输出只有两种可能, ±UOM (2) 仍存在“虚断”现象 当 u+> u– 时， uo = + UOM u+< u– 时， uo = – UOM 不存在 “虚短”现象 u+– u– uo 线性区 –UOM +UOM O 饱和区 晶体管的伏安特性 双极型晶体管 工作在放大状态，利用IB对IC的控制作用。 a)用于交流放大电路 IC≈0， c、e之间相当于断路， 三极管相当于一个开关处于断开状态。 UCES ≈0， c、e之间相当于短路， 三极管相当于一个开关处于接通状态。 b)用于数字电路 工作在截止或饱和状态，利用其开关特性。 截止时： 饱和时： “开” “关” (2)字母表示晶体管的材料与类型。如A表示PNP型锗管，B表示NPN型锗管，C表示PNP型硅管，D表示NPN型硅管。 (3)由字母组成，表示器件类型，即表明管子的功能。 　　如: X表示低频小功率管， G表示高频小功率管， D表示低频大功率管， A表示高频大功率管。 晶体管型号一般由五部分组成,如3AX31A、3DG12B、3CG14G等。下面以3DG12B为例说明各部分的含义。 (1) 数字表示电极数目。“3”代表晶体管。 (4)用数字表示晶体管的序号。 (5)由字母组成,表示晶体管的规格号。 常见晶体管的外形结构 实物照片 1.写出三极管的三种工作状态，并说明在三种状态下发射结、集电结的偏置状况。 2.在电路中测得各三极管的三个电极对地电位如下图所示，其中NPN型为硅管，PNP型为锗管，判断各三极管的工作状态。 截止 放大 饱和 3.今测得放大电路中一个三极管的各极对地电位分别为-1V，-1.3V，-6V，试判别三极管的三个电极，并说明是硅管还是锗管，是NPN型还是PNP型。 4.已知放大电路中一个三极管的各极对地电位 分别为 2.3V，3V，6V，试判别管子的类型、管子的三个电极，并说明是硅管还是锗管。 NPN型各极电位： VC> VB>VE 集电极电位最高 VE> VB>VC 发射极电位最高 PNP型各极电位： 硅管︱UBE ︱=0.7V 锗管︱UBE ︱=0.3V 5.放大电路中晶体管T1、T2、T3的电流如下所示。试指出每只晶体管的B、C、E极，判断晶体管是NPN型还是PNP型？ ⑴ I1 = 0.01mA I2 = 2mA I3 = -2.01mA ⑵ I1 = 2mA I2 = -0.02mA I3 = -1.98mA ⑶ I1 = -3mA I2 = 3.03mA