差动放大电路及运算放大器课件.ppt

第4章返回下页上页4.3 集成运算放大器集成运算放大器4.3.1 集成运放的组成集成运放的组成4.3.2集成运放的基本特性集成运放的基本特性4.3.3放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈4.3.4集成运放在模拟信号运算方面集成运放在模拟信号运算方面的应用的应用4.3.5集成运放在幅值比较方面的应用集成运放在幅值比较方面的应用*4.3.6应用举例应用举例第1页，共78页4.14.1 集成运放的组成集成运放的组成集成运放的组成集成运放的组成4.1.14.1.1 概述概述4.1.24.1.2 集成运放的输入级电路集成运放的输入级电路差分放大电路4.1.34.1.3 集成运放的输出级电路集成运放的输出级电路互补对称电路4.1.44.1.4 集成运放的工作原理和图集成运放的工作原理和图形符号形符号返回第4章上页下页第2页，共78页u-u0中中间间级级输输出出级级置置 路路 偏偏 电电u+ui输输入入级级4.1.1 4.1.1 概述概述 集成运放是具有高开环放大倍数并带有深度负集成运放是具有高开环放大倍数并带有深度负反馈的多级直接耦合放大电路反馈的多级直接耦合放大电路第4章上页下页返回 集成运放的组成框图第3页，共78页。

集成电路的特点第4章上页下页 在集成电路工艺中还难于制造电感元件和大容量电容，因此集成运放主要采用直接耦合运算放大器的输入级采用差分放大电路，其特点是输入电阻高、抗干扰能力强、零漂小在集成运算放大器中往往用晶体管恒流源代替电阻集成电路中的二极管都采用晶体管构成，把发射极、基极、集电极三者适当组配使用返回第4页，共78页序序:直接耦合方式及其存在问题直接耦合方式及其存在问题 4.1.2 4.1.2 集成运放的输入级电路集成运放的输入级电路差分放大电路差分放大电路第4章上页下页返回RRB1C1uiuoTT12UCE1+UCCE2RRC2+前、后级静态工作点的相互影响第5页，共78页当放大器的输入电压 ui=0 时，其输出电压uO往往不为常数，称这种现象为放大器的零点漂移差分放大电路能很好地抑制零点漂移差分放大电路能很好地抑制零点漂移tu0o 出现零点漂移的原因出现零点漂移的原因：多级直接耦合放大器的放大倍数很高输入级由于管子特性、参数随温度变化等因素引起输出电压很大的变化，从而导致整个放大器无法正常工作第4章上页下页返回直接耦合放大器的零点漂移第6页，共78页第4章上页下页返回恒流源的组成：恒流源的组成：工作原理：工作原理：设设iC3iB3iC3UR2UBE3（UB3 固定固定）R1、DZ、T3、R2ToCiC1iC21.1.1.1.典型典型差分差分放大放大电路电路对零对零漂的漂的抑制抑制+UCCRBRLRCRCT1T2C1C2ui2+uiui1+UZR2T3B3iB3iC3DZu01u02+E+u0UEER1RRRBiC1iC1第7页，共78页。

大小相等、极性相反大小相等、极性相反第4章上页下页返回2.2.2.2.差分放大电路对差模信号的放大作用差分放大电路对差模信号的放大作用差分放大电路对差模信号的放大作用差分放大电路对差模信号的放大作用 差模输入：差模输入：ui1 =ui2 大小相等、极性相反大小相等、极性相反ui1=2ui2ui，ui2=-+UCCRBRLRCRCT1T2C1C2ui2+uiui1+UZR2T3B3iB3iC3DZu01u02+E+u0UEER1RRRB第8页，共78页第4章上页下页返回uO=uO2uO1=Au1ui1=Au1（ui1-ui2）双端输出时差模信号电压放大倍数双端输出时差模信号电压放大倍数uiAdAu1=uO=ui2Au2输出输出 uO =uO2uO1差模输入差模输入 ui1 ui2 ，ui=uiAu1RCRCT1T2C1C2ui2+uiui1+u01u02+E+u0RL2RL2差分放大电路的交流通路差分放大电路的交流通路 第9页，共78页第4章上页下页返回共模输入：共模输入：输出输出 uo1C=uo2CKCMR=AdAc共模抑制比共模抑制比大小相等，极性相同大小相等，极性相同ui1=ui2 双端输出时双端输出时Auc=0uiCuO1C uO2C3.3.3.3.差分放大电路的共模放大倍数差分放大电路的共模放大倍数差分放大电路的共模放大倍数差分放大电路的共模放大倍数 +UCCRBRLRCRCT1T2C1C2ui2+uiui1+UZR2T3B3iB3iC3DZu01u02+E+u0UEER1RRRB第10页，共78页。

单端输入单端输入-单端输出单端输出第4章上页下页4.4.4.4.差分放大电路的输入输出方式差分放大电路的输入输出方式差分放大电路的输入输出方式差分放大电路的输入输出方式 双端输入双端输入-单端输出单端输出单端输入单端输入-双端输出双端输出返回+UCCRCT1T2+_uiUEE_IS+_u0RLRCRBRBu0+_ui+_RCRC+UCCRBRBISUEE_u0+_uiRCRC+UCCRBRBISUEE_+_第11页，共78页4.1.34.1.3 集成运放的输出级电路集成运放的输出级电路互补对称电路互补对称电路+UCCR1R2RLT1T2BiC1iC2uOiOUCC特点：T1和T2两个晶体管特性相同且轮流导通，提高输出功率互补对称电路结构对称，采 用正负对称电源，静态时无直流电压输出，负载可直接接到发射极，实现了直接耦合电路为射级输出器，输出电阻小，带负载能力强第4章上页下页返回R3uiB2B1+D1D2第12页，共78页4.1.4 4.1.4 集成运放的符号、管脚集成运放的符号、管脚 反相输入端uu 同相输入端信号传输方向ui输出端理想运放开环电压放大倍数ou实际运放开环电压放大倍数第4章上页下页返回AO第13页，共78页。

1.电压传输特性第4章上页下页返回4.2 4.2 4.2 4.2 集成运放的基本特性集成运放的基本特性集成运放的基本特性集成运放的基本特性uo0uiUOMUOM uo=f(ui),其中其中 ui =u u UiUi+线性区uiUiUi+Ui+和uiUi-u-时，时，u0=UO+iiuO+rid+输出电压u0只有两种可能：当u+rid二）电压并联负反馈反相输入方式的比例、加法运算电路都属于电压并联负反馈放大电路以反相比例运算电路为例，其输出端接有负载电阻RL即输入电阻ri只取决于外接电阻R1上页下页返回第4章第25页，共78页三）电流串联负反馈如图所示电压电流转换器是具有电流串联负反馈的运放电路上页下页返回第4章第26页，共78页若转换器的负载是一块毫安表，表针偏转角将与输入电压（即待测电压Ux）成正比，整个运放电路就是一个直流电压表上页下页返回第4章第27页，共78页如果转换器的输入电压取自恒压源，如取自稳压管的电压UZ，其输出电路就是一个恒流源，输出电流为 定值（四）电流并联负反馈上页下页返回第4章第28页，共78页1.1.电压串联负反馈电压串联负反馈电压串联负反馈电压串联负反馈在在输出端输出端，F与与A相并联相并联,uf与与uo成正比成正比，为电压反馈；，为电压反馈；在在输入端输入端,uf 与与 ui 相串联相串联（以电压的形式）以电压的形式）为串联反馈为串联反馈；ud=ui uf ui，为负反馈为负反馈。

净输入信号净输入信号第4章上页下页R1 1Rf f+uiR2 2_uf+_uo_+RLuLFA0uiudufuo+-ui uf 返回同相输入电路AO第29页，共78页R1 1uiR2 2+_RLuo_+uL判断是电压还是电流反馈？判断是电压还是电流反馈？uf与与uo成正比，成正比，f fRuf+_uf=u0R1+Rf因为因为，为为电压反馈电压反馈判断是串联还是并联反馈？判断是串联还是并联反馈？从输入端分析：从输入端分析：uf 与与 ui 相串联相串联,-ud+ud=ui uf第4章上页下页返回从输出端分析：从输出端分析：id+_uf+_uduf 以电压的形式出现以电压的形式出现为串联反馈为串联反馈+_uiid=0AO第30页，共78页R1 1uouiR2 2+_+RLf fRuf+_-ud+判断是正反馈还是负反馈？判断是正反馈还是负反馈？反馈类型的判别反馈类型的判别 瞬时极性法瞬时极性法首先设输入电压的极性在某一瞬时对地为正；最后根据同一瞬时反馈电压与输入电压相比较的结果加以判断 然后找出电路其余各点 的瞬时极性；由上述结果可知：引入反馈后使净输人电压减小，为负反馈第4章上页下页返回+_ud+_uf+_uiud=ui ufuiAO该例为该例为电压串联负反馈电路电压串联负反馈电路第31页，共78页。

在输入端在输入端,信号以电流出现信号以电流出现,if与与ii相并联相并联,为并联反馈为并联反馈；id=ii if ii，为负反馈为负反馈净输入信号净输入信号在输出端在输出端，if与与uo成正比成正比,为电压反馈为电压反馈；if第4章上页下页2.2.电压并联负反馈电压并联负反馈电压并联负反馈电压并联负反馈RLuiuoRfR2R1ii反相输入电路_+uL返回FA0uiuo+-iiifii if idAO第32页，共78页RLuiuoRfR2R1ii反相输入电路_+uLif判断是电压还是电流反馈？判断是电压还是电流反馈？u-if=u-_u0Rf因为所以为电压反馈电压反馈判断是串联还是并联判断是串联还是并联反馈？反馈？信号以电流出现,if与ii相并联,为并联反馈并联反馈；判断是正反馈还是负反馈？判断是正反馈还是负反馈？+_idid=ii if ii，为为负反馈负反馈净输入信号该例为该例为电压并联负反馈电路电压并联负反馈电路第4章上页下页返回-u0Rf瞬时极性法瞬时极性法AO=第33页，共78页3.3.电流串联负反馈电流串联负反馈电流串联负反馈电流串联负反馈ud=ui uf ui，为负反馈为负反馈。

净输入信号净输入信号在输入端在输入端,信号以电压形式出现信号以电压形式出现,uf与与ui相串联相串联,为串联反馈为串联反馈；在输出端，在输出端，uf f与与 io成正比，为电流反馈成正比，为电流反馈；i0bL第4章上页下页返回udui+uLioFA0uiuduf+-ui uf uf f+AO第34页，共78页在放大器输入在放大器输入端端,信号以电流出现信号以电流出现,if与与id相并联相并联,为并联反馈为并联反馈；id=ii if ii，为负反馈为负反馈净输入电流净输入电流在放大器输出端在放大器输出端，if与与 io成正比，成正比，为电流反馈为电流反馈；4.4.电流并联负反馈电流并联负反馈第4章上页下页返回FA0io+-iiifii if id第35页，共78页第4章上页下页返回RL+i0uLRfR2R1iiidifRbui+-iiL运用瞬时极性法判别正、负反馈？运用瞬时极性法判别正、负反馈？各点的瞬时极性各点的瞬时极性u0各电流的实际方向各电流的实际方向id净输入电流净输入电流 id=ii if ii，为负反馈为负反馈电压还是电流反馈？电压还是电流反馈？R2+Rfif=i0R2,判断是串联还是并联反馈？判断是串联还是并联反馈？该例为该例为电流并联负反馈电路电流并联负反馈电路RLuLRfR2if+-ii0+_uiid_ii+_u0if+AO第36页，共78页。

第4章上页下页返回负反馈类型的分析方法小结负反馈类型的分析方法小结瞬时极性法瞬时极性法正、负反馈的分析正、负反馈的分析正、负反馈的分析正、负反馈的分析 第一步：找出电路各点的瞬时极性第二步：将反馈信号与输入信号相比较 id=ii if ii ud=ui ufui削弱净输入信号 负反馈负反馈串联还是并联反馈串联还是并联反馈串联还是并联反馈串联还是并联反馈从输入回路分析从输入回路分析反馈信号与输入信号相串联加到输入端 串联负反馈串联负反馈（以电压形式出现）反馈信号与输入信号相并联加到输入端 并联负反馈并联负反馈（以电流形式出现）Rf+_R1 1R2uf+_u0ui+_uf+_ud+_uiRf+_R1。