集成運(yùn)算放大器課件.ppt
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電子發(fā)燒友 電子技術(shù)論壇,5.2 集成運(yùn)算放大器,5.2.1 集成運(yùn)算放大器的外形和符號,5.2.2 集成運(yùn)算放大器的放大倍數(shù)和參數(shù),5.2.3 集成運(yùn)算放大器的理想特性,5.2.4 放大器的集成運(yùn)算應(yīng)用舉例,5.2.5 集成運(yùn)放使用常識, 電子發(fā)燒友 電子技術(shù)論壇,5.2 集成運(yùn)算放大器,集成電路的類型:以集成度即管子和元件數(shù)量可分為一百以下的小規(guī)模集成電路;一百至一千個(gè)之間的中規(guī)模集成電路;一千至十萬個(gè)之間的大規(guī)模集成電路;十萬以上的超大規(guī)模集成電路。按所用器件又可分為雙極型器件組成的雙極型集成電路;單極型器件組成的單極型集成電路;雙極型器件和單極型器件兼容組成的集成器件。此外,還有線性集成電路和數(shù)字集成電路等。,集成電路:把晶體管、電阻、電容以及連接導(dǎo)線等集中制造在一小塊半導(dǎo)體基片上而形成具有電路功能的器件。,集成電路的優(yōu)點(diǎn):體積小、重量輕、安裝方便、功耗小、工作可靠等。,集成運(yùn)算放大器(簡稱集成運(yùn)放):直接耦合的高放大倍數(shù)的線性集成電路。, 電子發(fā)燒友 電子技術(shù)論壇,1. 集成電路的外形: 國產(chǎn)集成運(yùn)放的封裝外形主要采用圓殼式和雙列直插式。,5.2.1 集成運(yùn)算放大器的外形和符號,2. 集成運(yùn)放的型號 國家標(biāo)準(zhǔn)(GB3430-82)規(guī)定,由字母和阿拉伯?dāng)?shù)字表示,例如CF741、CF124等,其中C表示國家標(biāo)準(zhǔn),F(xiàn)表示運(yùn)算放大器,阿拉伯?dāng)?shù)字表示品種。, 電子發(fā)燒友 電子技術(shù)論壇,國產(chǎn)第二代集成運(yùn)放CF741接線如圖所示。雙列直插式集成運(yùn)放的管腳順序是,管腳向下,標(biāo)志于左,序號自下而上逆時(shí)針方向排列。管腳功能如下:,3. 集成運(yùn)放的管腳順序及功能,CF741外接線圖,接正電源(+9~+18)V,接負(fù)電源(-9~-18)V,為同相輸入端(輸出信號與輸入信號同相位),為反相輸入端(輸出信號與輸入信號反相位),為空腳,為輸出端,腳1、4、5外接調(diào)零電位器,, 電子發(fā)燒友 電子技術(shù)論壇,國產(chǎn)第一代集成運(yùn)放F004接線如圖所示。圓殼式集成運(yùn)放的管腳順序是,管腳向上,序號自標(biāo)志起從小到大按順時(shí)針方向排列。管腳功能如下:,不同類型運(yùn)放的管腳排列和管腳功能是不同的,應(yīng)用時(shí)可查閱產(chǎn)品手冊來確定。,腳7接正電源(+15)V,腳4接負(fù)電源(-15)V,腳6為輸出端,,腳1、4、8接調(diào)零電位器,腳3為同相輸入端,腳2為反相輸入端,腳5、6之間的300k?電阻及RP、CP的作用是消除自激,可通過調(diào)試決定數(shù)值。, 電子發(fā)燒友 電子技術(shù)論壇,圖(a)是國家新標(biāo)準(zhǔn)(GB4728?13—85)規(guī)定的符號;圖(b)是曾用過的符號。畫電路時(shí),通常只畫出輸入和輸出端,輸入端標(biāo)“+”號表示同相輸入端,標(biāo)“-”號表示反相輸入端。,4. 集成運(yùn)放的圖形符號, 電子發(fā)燒友 電子技術(shù)論壇,閉環(huán)放大倍數(shù) :有反饋時(shí)集成運(yùn)放的放大倍數(shù)稱為閉環(huán)放大倍數(shù)。其數(shù)值根據(jù)具體電路的反饋情況來計(jì)算。,5.2.2 集成運(yùn)算放大器的放大倍數(shù)和參數(shù),一、兩種放大倍數(shù),1. 開環(huán)放大倍數(shù)AVO,開環(huán)放大倍數(shù)AVO:無反饋時(shí)集成運(yùn)放的放大倍數(shù)。 (5.2.1),2. 閉環(huán)放大倍數(shù)AVF, 電子發(fā)燒友 電子技術(shù)論壇,輸入電壓為零時(shí),兩個(gè)輸入端靜態(tài)基極電流的平均值。一般為微安數(shù)量級,IIB越小越好。,二、主要參數(shù),1. 輸入失調(diào)電壓VIO,輸入電壓為零時(shí),為了使放大器輸出電壓為零,在輸入端外加的補(bǔ)償電壓。一般為毫伏級。它表征電路輸入部分不對稱的程度,VIO越小,運(yùn)放性能越好。,2. 輸入失調(diào)電流IIO,輸入電壓為零時(shí),為了使放大器輸出電壓為零,在輸入端外加的補(bǔ)償電流。其值為兩個(gè)輸入端靜態(tài)基極電流之差。,3. 輸入偏置電流IIB, 電子發(fā)燒友 電子技術(shù)論壇,電路開環(huán)情況下,輸出電壓與輸出電流之比。ro越小,運(yùn)放性能越好。一般在幾百歐左右。,4. 開環(huán)電壓放大倍數(shù)AVO,電路開環(huán)情況下,輸出電壓與輸入差模電壓之比。AVO越大,集成運(yùn)放運(yùn)算精度越高。一般中增益運(yùn)放的AVO可達(dá)105倍。,5. 開環(huán)輸入阻抗ri,指電路開環(huán)情況下,差模輸入電壓與輸入電流之比。ri越大,運(yùn)放性能越好。一般在幾百千歐至幾兆歐。,6. 開環(huán)輸出阻抗ro, 電子發(fā)燒友 電子技術(shù)論壇,開環(huán)電壓放大倍數(shù)隨信號頻率升高而下降3dB所對應(yīng)的頻寬。以上參數(shù)可根據(jù)集成運(yùn)放的型號,從產(chǎn)品說明書等有關(guān)資料中查閱。,7. 共模抑制比KCMR,電路開環(huán)情況下,差模放大倍數(shù)AVD與共模放大倍數(shù)AVC之比。KCMR越大,運(yùn)放性能越好。一般在80dB以上。,8. 輸出電壓峰-峰值VOPP,放大器在空載情況下,最大不失真電壓的峰-峰值。,9. 靜態(tài)功耗PD,電路輸入端短路、輸出端開路時(shí)所消耗的功率。,10. 開環(huán)頻寬BW, 電子發(fā)燒友 電子技術(shù)論壇,通用型集成運(yùn)放的特點(diǎn)是:最大差模輸入電壓和最大共模輸入電壓大;輸出有短路保護(hù)功能;電源電壓適用范圍寬;不需外接補(bǔ)償電容。如性能較好的CF741等。,三、集成運(yùn)放產(chǎn)品分類簡介,1. 通用型,2. 特殊型,特殊型集成運(yùn)放的特點(diǎn)是突出某項(xiàng)性能指標(biāo)。如:,(1)高輸入阻抗型 差模輸入電阻不小于109Ω。,(2)高精度型 ΔVIO∕ ΔΤ小于2μV∕οС。,(3)寬帶型 增益帶寬大。,(4)低功耗型 當(dāng)電源電壓 時(shí),最大功耗不大于6mW。,(5)高速型 轉(zhuǎn)換速率大于30Vμs。,(6)高壓型 輸出電壓較高。, 電子發(fā)燒友 電子技術(shù)論壇,在實(shí)際應(yīng)用和分析集成運(yùn)放電路時(shí),可將實(shí)際運(yùn)放視為理想運(yùn)放,以簡化分析。,5.2.3 集成運(yùn)算放大器的理想特性,集成運(yùn)放的理想特性為:,1.輸入信號為零時(shí),輸出端應(yīng)恒定為零;,2.輸入阻抗ri=∞;,3.輸出阻抗ro=0;,4.頻帶寬度BW應(yīng)從0→∞;,5.開環(huán)電壓放大倍數(shù)ΑVO=∞。, 電子發(fā)燒友 電子技術(shù)論壇,5.2.4 集成運(yùn)算放大器的應(yīng)用舉例,一、數(shù)學(xué)運(yùn)算方面的應(yīng)用舉例,1. 簡單的比例運(yùn)算功能,所以,(1)反向輸入比例運(yùn)算電路,是電壓并聯(lián)負(fù)反饋放大電路。,根據(jù)運(yùn)放“理想特性”, , ,而 又是有限值,則, 電子發(fā)燒友 電子技術(shù)論壇,由于 ,即A端的電位接近于零電位,但實(shí)際并沒有接地,所以通常把A端稱為“虛地”。,故反相輸入比例運(yùn)放的閉環(huán)放大倍數(shù) (5.2.3),輸出電壓 (5.2.4), 電子發(fā)燒友 電子技術(shù)論壇,根據(jù)運(yùn)放“理想特性”, , 而 又為有限值。得,(2)同相輸入比例運(yùn)算電路,是電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大電路。,因此,輸入電壓 (5.2.5),,, 電子發(fā)燒友 電子技術(shù)論壇,故同相輸入比例運(yùn)放的閉環(huán)放大倍數(shù),其中,輸出電壓 (5.2.6),結(jié)論,同相輸入比例運(yùn)算電路的放大倍數(shù)與 無關(guān),只取決于 與 的比值;輸出電壓與輸入電壓同相且成比例關(guān)系。, 電子發(fā)燒友 電子技術(shù)論壇,因?yàn)? ,則 ,于是,2. 減法比例運(yùn)算電路。,由圖可知 ,,整理得,而, 電子發(fā)燒友 電子技術(shù)論壇,故電路又稱為減法器。,因 ,故,由于 , ,得 (5.2.7),結(jié)論,輸出電壓正比于兩個(gè)輸入電壓之差。,如果 , 則 (5.2.8), 電子發(fā)燒友 電子技術(shù)論壇,整理可得 (5.2.9),3. 加法比例運(yùn)算電路,由運(yùn)放理想特性知 ,因而 由于A點(diǎn)為“虛地”,因此,若取 ,上式簡化為,(5.2.10),結(jié)論,電路的輸出電壓正比于各輸入電壓之和。, 電子發(fā)燒友 電子技術(shù)論壇,[例5.2.1] 計(jì)算各電路的阻值并連接集成運(yùn)放電路圖,使它滿足 與 之間的下列運(yùn)算關(guān)系:,(1) ;,(2) 。,解(1)由 可知 。所以只要按減法比例運(yùn)算電路連接,其中, , 且 即符合要求。,集成運(yùn)放除了組成上述運(yùn)算單元電路外,還可改變反饋元件或連接方式組成乘法、除法、開方、平方、指數(shù)、對數(shù)以及微分、積分等各種運(yùn)算電路。, 電子發(fā)燒友 電子技術(shù)論壇,二、其它方面的應(yīng)用舉例,1. 反相器,符號:,2.電壓跟隨器,如果令同相輸入比例運(yùn)放中的 ,即輸出電壓 全部反饋到輸入端,而且同相。則,于是,即輸出電壓與輸入電壓數(shù)值相等且同相,稱為電壓跟隨器。, 電子發(fā)燒友 電子技術(shù)論壇,3. LM324組成的電平指示電路,(1)LM324簡介,LM324是含有四個(gè)運(yùn)放的集成組件。簡稱四運(yùn)放集成電路。, 電子發(fā)燒友 電子技術(shù)論壇,四個(gè)運(yùn)放的同相輸入端連接于由V(2AP9)、R10、C2組成的整流電路輸出端,作為信號的輸入端。輸出端分別通過限流電阻R6、R7、R8、R9接有發(fā)光二極管V1、V4、V3、V2。反相輸入端分別經(jīng)電阻分壓網(wǎng)絡(luò)RP1、R2、R3、R4、R5分壓后加上量值不等的正電壓。,(2)LM324組成的電平指示器, 電子發(fā)燒友 電子技術(shù)論壇,無信號輸入時(shí),四個(gè)運(yùn)放同相輸入端皆為零電平,因反相輸入端皆為正電位,所以各運(yùn)放輸出低電平,因此V1~V4各發(fā)光二極管均不發(fā)光。有信號輸入時(shí),信號經(jīng)整流后的對地電壓(電位)若僅大于第2腳電位,則第1腳的發(fā)光二極管V1發(fā)光。若同相輸入端的電位都高于相應(yīng)運(yùn)放反相輸入端的電位時(shí),四個(gè)發(fā)光二極管V1、V4、V3、V2全部發(fā)光。這樣,隨著音頻信號強(qiáng)弱的變化,電路中發(fā)光二極管的個(gè)數(shù)和亮度也隨之變化。其中,改變RP1的阻值,可調(diào)整發(fā)光二極管的亮度。, 電子發(fā)燒友 電子技術(shù)論壇,5.2.5 集成運(yùn)放使用常識,方法:加阻容補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)。具體參數(shù)和接法可查閱使用說明書。目前,由于大部分集成運(yùn)放內(nèi)部電路的改進(jìn),已不需要外加補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)。,一、零點(diǎn)調(diào)整,方法:將輸入端短路接地,調(diào)整調(diào)零電位器,使輸出電壓為零。,二、消除自激振蕩, 電子發(fā)燒友 電子技術(shù)論壇,利用二極管的單向?qū)щ娞匦苑乐褂捎陔娫礃O性接反而造成的損壞。當(dāng)電源極性錯(cuò)接成上負(fù)下正時(shí),兩二極管均不導(dǎo)通,等于電源斷路,從而起到保護(hù)作用。,三、保護(hù)電路,1. 電源極性的保護(hù),2. 輸入保護(hù),利用二極管的限幅作用對輸入信號幅度加以限制,以免輸入信號超過額定值損壞集成運(yùn)放的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。無論是輸入信號的正向電壓或負(fù)向電壓超過二極管導(dǎo)通電壓,則V1或V2中就會有一個(gè)導(dǎo)通,從而限制了輸入信號的幅度,起到了保護(hù)作用。, 電子發(fā)燒友 電子技術(shù)論壇,利用穩(wěn)壓管V1和V2接成反向串聯(lián)電路。若輸出端出現(xiàn)過高電壓,集成運(yùn)放輸出端電壓將受到穩(wěn)壓管穩(wěn)壓值的限制,從而避免了損壞。,3. 輸出保護(hù),- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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