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（重庆大学出版社）

1 第三章 常用放大器 １．知识目标 （１）能识别运放的外形，会作运放电路符号，知道运放的结构； （２）知道运放的主要参数及特性； （３）能够分析集成运放构成的常用电路； （４）知道反馈的概念，学会反馈的判断方法； 2 （５）会简要分析常见功率放大器； （６）知道场效应管的种类； （７）知道谐振放大电路的结构，能够分析谐振电路工作原理，学会谐振电路应用。 3 ２．能力目标 （１）能组建典型运放电路，并测试计算其参数； （２）能构建简单的反馈电路，并 能 分 析 电 路要点； （３）能根据原理图组建低频功率放大电路； （４）能判断场效应管的类别、引脚及好坏。 4 第一节 集成运算放大器 将电路中的元器件和连线制作在同一硅片上，制成了集成电路。运算放大器实质上是应用集成电路工艺制成的具有高放大倍数的直接耦合放大电路，简称集成运放。它常用于对各种模拟信号进行运算和放大，例如比例运算、微分运算、积分运算等。 5 6 一、集成运算放大器的结构 1.集成运放的结构 集成运放一般由输入级、中间级、输出级和偏置电路４部分组成，如图３-３所示。各组成部分的构成、作用和特点见表３-１所示。 7 8 2.零点漂移的抑制 零点漂移是指当放大电路输入信号为零时，由于受温度变化、电源电压不稳等因素的影响，使静态工作点发生变化，并被逐级放大和传输，导致电路输出信号不为零而上下漂动的现象，简称“零漂”。由于运算放大器均采用直接耦合的方式，因此第一级的微弱变化，就会使输出级产生很大的变化。 9 10 3.差模信号、共模信号和共模抑制比 共模信号是指在两个输入端加上的幅度相等、极性相同的信号，如图3-5（a）所示。各种干扰信号往往表现为共模信号。 11 12 二、集成运放的符号、参数和特点 1.集成运放的符号 集成运放的符号如图3-6所示。图3-6集成运算放大器的符号运算放大器的符号中有3个引线端：两个输入端和一个输出端。 13 14 2.集成运放的主要参数 集成运放的参数很多，常见参数见表3-2，在使用中可查阅相关的集成电路手册或其他资料。 15 16 3.分析运放电路的两个重要依据 （1）虚短在运放在应用中，都接成负反馈放大器(负反馈将在接下来介绍)，使集成运放工作在线性区，输出电压应与输入差模电压成线性关系，即uo= (uP－uN)Aud，由于uo为有限值，且理想运放Aud =∞，因而uP－uN=0，即 uP=uN 上式表明：运放两输入端的电位相等，由于它们并没有真正连接在一起，所以称为“虚短”。 17 （2）虚断 因为理想运放rid＝∞，而输入电压总为有限值，所以两个输入端的电流均为零，即 iP=iN=0 上式表明：运放两输入端电流均为零，相当于开路，但实际上并未真正开路，所以称 “虚断”。 18 三、反馈 实际使用集成运放或其他放大电路时，总要引入反馈，以改善放大电路的性能，因此掌握反馈的基本概念和反馈类型的判断方法是研究集成运放电路和其他放大电路的基础。 19 1.反馈的概念 在放大电路中，将输出量的一部分或全部通过一定的电路形式馈送回输入端，与输入信号叠加后送入放大器，称为反馈。反馈放大电路的框图如图3-7所示。 20 21 2.反馈的种类 （1）正反馈和负反馈 根据反馈信号对输入信号的影响，可以分为正反馈和负反馈。若反馈信号使净输入信号增加，则是正反馈；若反馈信号使净输入信号减少，则是负反馈。正反馈常用于振荡电路中，用以产生交流信号；负反馈常用于放大器中，用以改善放大器的性能。 （２）并联反馈与串联反馈 根据放大器输入端与反馈网络的连接方式不同，分为并联反馈和串联反馈，见表３-３所示。 22 23 （３）电压反馈与电流反馈 根据反馈在输出端的取样点不同，可分为电流反馈和电压反馈，见表３-４所示。 24 25 3.负反馈对放大器性能的影响 电路中引入负反馈后，将改变放大器的工作状态，直接影响着放大器的性能，主要体现在以下几个方面： ①降低了放大倍数； ②提高了放大器的稳定性； ③减小非线性失真； ④展宽频带； 26 ⑤改变输入输出电阻。其中②③④⑤点对放大器的性能改善影响非常大，但它们都是以牺牲放大器的放大倍数(即第①点)为代价的。由于负反馈对放大器性能参数改善不明显，所以放大器中一般都引入了负反馈。 27 四、集成运放构成的常用放大器 1.反相比例运算放大器 电路如图3-13所示，为了保证运放的输入端对称，在同相输入端与地之间接平衡电阻R2，且R2=R1//Rf 。 28 29 2.同相比例运算放大器 同相比例运算电路见图3-14，同样，要求电阻R2=R1//Rf。 30 3.加法运算电路 反相加法运算电路如图3-16所示。 31 4.减法运算电路 利用差分输入方式实现