集成運(yùn)算放大器的電路構(gòu)成及特點(diǎn)

了解集成運(yùn)算放大器的一般概況;掌握集成運(yùn)算放大器在線性和非線性應(yīng)用方面的基本電路工作原理及分析方法;了解正弦波振蕩器的電路特點(diǎn)、其振條件、起振過(guò)程及穩(wěn)幅等概念。

1.　集成運(yùn)算放大器簡(jiǎn)介，要求達(dá)到“領(lǐng)會(huì)”層次。

2.　集成運(yùn)算放大器的線性應(yīng)用電路，要求達(dá)到“綜合應(yīng)用”層次。

3.　集成運(yùn)算放大器的非線性應(yīng)用，要求達(dá)到“簡(jiǎn)單應(yīng)用”層次。

4.　正弦波振蕩器電路，要求達(dá)到“領(lǐng)會(huì)”層次。

重點(diǎn)：線性應(yīng)用中各種基本運(yùn)算電路的分析、非線性應(yīng)用中電壓比較器的分析。

難點(diǎn)：電壓比較器和正弦波振蕩電路。

1. 集成運(yùn)放的電路構(gòu)成及特點(diǎn)

集成運(yùn)算放大器是一個(gè)高增益直接耦合放大電路，它的方框圖如圖1所示。

圖1 運(yùn)算放大器方框圖

(1)輸入級(jí) 使用高性能的差分放大電路，必須對(duì)共模信號(hào)有很強(qiáng)的抑制力，采用雙端輸入、雙端輸出的形式。

(2)中間放大級(jí) 提供高開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)，以保證運(yùn)放的運(yùn)算精度。一般由共發(fā)射極組成多級(jí)耦合放大電路。

(3)輸出級(jí) 由PNP和NPN兩種極性的三極管或復(fù)合管組成，提供大的輸出電壓或電流。

(4)偏置電流源 提供穩(wěn)定的偏置電流，以穩(wěn)定工作點(diǎn)。一般由各種恒流源電路組成。

2. 運(yùn)算放大器的主要技術(shù)指標(biāo)

(1)輸入失調(diào)電壓Uio ：輸入電壓為零時(shí)，將輸出電壓除以電壓增益，即為折算到輸入端的失調(diào)電壓。Uio是表征運(yùn)放內(nèi)部電路對(duì)稱性的指標(biāo)。

(2)輸入失調(diào)電流Iio：在輸入信號(hào)為零時(shí)，放大器兩個(gè)輸入端的靜態(tài)基極電流差，用于表征差分級(jí)輸入電流不對(duì)稱的程度。

(3)輸入偏置電流IiB：運(yùn)放兩個(gè)輸入端靜態(tài)偏置電流的平均值，即

(4)開(kāi)環(huán)差模電壓放大倍數(shù)Au0 ：運(yùn)放在無(wú)外加反饋條件下，輸出電壓與輸入電壓的變化量之比。即 。

(5)最大輸出電壓 Uopp：輸出不失真時(shí)的最大輸出電壓值。

(6)最大共模輸入電壓UiCM ：在保證運(yùn)放正常工作條件下，共模輸入電壓的允許范圍。共模電壓超過(guò)此值時(shí)，輸入差分對(duì)管出現(xiàn)飽和，放大器失去共模抑制能力。

(7)共模抑制比KCMR ：差模電壓放大倍數(shù)與開(kāi)環(huán)共模電壓放大倍數(shù)絕對(duì)值之比，常用分貝數(shù)來(lái)表示。

3. 理想集成運(yùn)放極其分析特點(diǎn)

(1) 集成運(yùn)放理想化條件

滿足下列參數(shù)指標(biāo)的運(yùn)算放大器可以視為理想運(yùn)算放大器。

① 開(kāi)環(huán)差模電壓放大倍數(shù)Au0=∞，實(shí)際上Au0≥80dB即可。

② . 差模輸入電阻rid=∞，實(shí)際上rid比輸入端外電路的電阻大2～3個(gè)量級(jí)即可。

③ 開(kāi)環(huán)輸出電阻ro=0，實(shí)際上ro比輸入端外電路的電阻小2～3個(gè)量級(jí)即可。

④ 共模抑制比Kcm=∞ 。

理想運(yùn)放在電路中的圖形符號(hào)如圖2所示。同相輸入端(該端輸入信號(hào)變化的極性與輸出端相同)u+(或up);反相輸入端(該端輸入信號(hào)變化的極性與輸出端相異)u-( 或uN) 表示。在圖符中的輸入端分別用符號(hào)"+"和"-"標(biāo)明。輸出端uo。

圖 2 集成運(yùn)放的符號(hào)

(2) 理想運(yùn)放工作在線性區(qū)的特點(diǎn)

為了保證線性運(yùn)用，運(yùn)算放大器必須在閉環(huán)下工作。

●　虛地

“虛地”是指在分析運(yùn)算放大器處于線性狀態(tài)時(shí)，工作在反相輸入狀態(tài)下，反相輸入端的電位為零，這一特性稱為虛假接地，簡(jiǎn)稱虛地。

●　虛短

“虛短”是指在分析運(yùn)算放大器處于線性狀態(tài)時(shí)，可把兩輸入端視為等電位，這一特性稱為虛假短路，簡(jiǎn)稱虛短。但不能將兩輸入端真正短路。

●　虛斷

"虛斷"是指在分析運(yùn)放處于線性狀態(tài)時(shí)，可以把兩輸入端視為等效開(kāi)路，這一特性稱為虛假開(kāi)路，簡(jiǎn)稱虛斷。顯然不能將兩輸入端真正斷路。

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