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 集成运算放大器的简单介绍 运算放大器在信号运算方面的应用 运算放大器在波形产生方面的应用 使用运算放大器应注意的几个问题 集成功率放大器 运算放大器在信号测量方面的应用 运算放大器在信号处理方面的应用 运算放大电路中的负反馈 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 1. 了解集成运放的基本组成及主要参数的意义。 2. 理解运算放大器的电压传输特性，理解理想 运算放大器并掌握其基本分析方法。 3. 理解用集成运放组成的比例、加减、微分和 积分运算电路的工作原理，了解有源滤波器 的工作原理。 4. 理解电压比较器的工作原理和应用。 本章要求 集成运算放大器 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 集成运算放大器的简单介绍 16.1.1 集成运算放大器的特点 集成运算放大器是一种具有很高放大倍数的多级直接耦合放大电路。是发展最早、应用最广泛的一种模拟集成电路。 集成电路分类 模拟集成电路 数字集成电路 集成运算放大器、集成 功率放大器、集成稳压电源、集成A/D D/A等。 在集成电路工艺中难于制造电感元件；制造容量大于200pF的电容也比较困难，因而放大器各级之间都采 （1）级间采用直接耦合方式 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 16.1.1 集成运算放大器的特点 用直接耦合，必须使用电容的场合，也大多采用外接的方法。 （2）电路结构和参数具有对称性 集成电路中的电阻是由硅半导体的体电阻构成，阻值大约为100~30K，且阻值精度不高，因此常常用晶体管恒流源代替电阻（动态电阻）；必须使用直流高阻值的场合，也大多采用外接的方法。 由于集成电路中的各个元件是通过同一工艺过程制作在同一硅片上，同一片内的元件参数绝对值有同向的偏差，温度均一性好 （3）用有源器件代替无源器件 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 16.1.2 电路的简单说明 中间级 输入级 输出级 偏置电路 一、电路的基本组成及作用 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。 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 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。 +UCC R UBE1 VT1 VT2 UBE2 + - + - IC2 IC2 IREF 2IB IB2 IB1 一、镜像电流源 由电路对称 当满足2时， IC2作为提供给某个放大器的偏置电流。 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 二、比例电流源 缺点：IC受电源电压波动的影响。不适用提供微安级的电流。 +UCC R VT1 VT2 IC2 IC1 IREF 2IB IB2 IB1 R1 R2 +UCC R VT1 VT2 IC2 IC1 IREF R2 三、微电流源 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 中间级： 提供足够的电压放大倍数，本身还应有高的输入电阻，以减小对前级的影响。 +UCC R VT1 VT2 IC2 IREF ui u0 +UCC VT2 ui u0 -UEE 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 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。 +UCC –UEE uo u– u+ 输入级 中间级 输出级 同相 输入端 输出端 反相 输入端 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 16.1.3 主要参数 1. 最大输出电压 UOPP 能使输出和输入保持不失真关系的最大输出电压。 2. 开环差模电压增益 Auo 运放没有接反馈电路时的差模电压放大倍数。 Auo愈高，所构成的运算电路越稳定，运算精度也越高。 6. 共模输入电压范围 UICM 运放所能承受的共模输入电压最大值。超出此值，运放的共模抑制性能下降，甚至造成器件损坏。 愈小愈好 3. 输入失调电压 UIO 4. 输入失调电流 IIO 5. 输入偏置电流 IIB 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 集成运算放大器的等效电路模型（1） 线性工作区 Auo u- u+ uo u- u+ uo Auo(u+- u-) 线性工作受控源, 集成运算放大器的等效电路模型(2) 饱和工作区（非线性） u- u+ uo UOM 正饱和 u- u+ uo -UOM 负饱和 饱和工作恒压源 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 $