3.1 集成运算放大器（课件）-高二《电子技术基础与技能》同步教学（高教版）

放大电路在各类电子产品中有着非常广泛的应用，由于其应用场合和性能要求的不同，放大电路的类型有许多，本项目重点介绍几种较为常用的放大器的功能、电路组成和基本工作原理。 3.1 集成运算放大器 3.3 低频功率放大器 3.2 放大电路中的负反馈 3.4 谐振放大器 1 3.1.1 集成运放介绍 1.集成运放的结构框图 集成运放的常见封装外形有双列直插式和圆壳式等，集成运放的内部电路组成如图所示，包括输入级、中间级、输出级和偏置电路等部分。 集成运放的常见封装外形 集成运放的组成框图 3.1 集成运算放大器 2 2．集成运放内部的差分放大电路 差分放大电路由于它在解决零点漂移方面有突出的优点，因而成为集成运放的主要单元。 基本差分放大电路是由两个完全对称的单管放大器组成的。图中两个三极管的特性及左右相对应的电阻参数完全一致。 基本差分放大电路 3 （1）零点漂移与抑制 所谓的零点漂移是指将直流放大器输入端对地短路，使之处于静态状态时，在输出仍然会出现不规则变化的电压。 造成零漂的原因是电源电压的波动和三极管参数随温度的变化，其中温度变化是产生零漂的最主要原因。 零点漂移的检测 输出电压漂移曲线 差分放大电路因左右两个放大电路完全对称，因此具有零输入时零输出的特点。当温度变化时，两管的输出变化(即每管的零漂)相同，从而有效地抑制了零点漂移。 4 （2）差模输人 输入信号vI被Rl、R2分压为大小相等、极性相反的一对输入信号分别输入到两管的基极，称为差模信号。 差分放大器的差模放大倍数为 上式表明：基本差分放大器的AVD和单个管放大电路的放大倍数AV是相等的，用多一倍的元件的代价换来了对零点漂移的抑制能力。 5 （3）共模输入 在两个输入端加上一对大小相等、极性相同的信号vI1= vI2=vI，称为共模信号，这种输入方式称为共模输入。 对于完全对称的差分放大器，输出电压vO=vO1-vO2=0，共模电压放大倍数为： 共模放大倍数AVC愈小，则表明抑制零漂能力愈强。 差分放大器常用共模抑制比KCMR来衡量放大器对有用信号的放大能力及对无用漂移信号的抑制能力，其定义是： 6 3．集成运放符号与引脚功能 集成运放是目前最通用的模拟集成器件，可以将它看成是一个高电压放大倍数、低 零漂的双端输入单端输出式差分放大器，其符号如左下图所示。CF741集成运放的引脚功能见右下图。 集成运放的电路符号 CF741引脚功能 7 4．集成运放的主要参数 （1）开环电压放大倍数AVD 指集成运放无外加反馈回路时，输出信号电压与输入差模电压之比，它体现运放器件的放大能力，一般在103~107之间。 （2）差模输入电阻rid 是指集成运放的两个输入端之间的交流电阻，一般在几十千欧至几十兆欧范围，rid大的集成运放性能好。 （3）开环输出电阻rod 指集成运放无外加反馈回路时的输出电阻。 （4）共模抑制比KCMR 用来综合衡量集成运放的放大和抗零漂、抗共模干扰的能力。 （5）输入失调电压VIO 在输入信号为零时，为使输出电压也为零，在输入端所加的补偿电压值。它反映差分放大部分参数的不对称程度，VIO越小越好，一般为毫伏级。 （6）输出峰一峰电压VOPP 指放大器在空载情况下，最大不失真输出电压的峰一峰值。 （7）静态功耗PD 集成运放在输入端短路、输出端开路时所消耗的功率。 （8）开环带宽BW 与放大器的幅频特性的频带宽度相类似，指下限频率与上限频率之间的频率范围，一般在几千赫至几百千赫。 8 1．集成运放的理想特性 开环电压放大倍数AVD=∞； 输入电阻rid=∞； 输出电阻rod=0； 频带宽度BW=∞。 2.理想运放等效电路 （1）同相输入端的电位等于反相输入端的电位，即 vI+=vI- 当有一个输入端接地时，另一个输入端非常接近地电位，称为“虚地”。 （2）输入电流等于零。理想集成运放的输入电阻rid=∞，因此输入端不取用电流，即