【正文】 1 第三節(jié)、運(yùn)算放大器的電壓傳輸特性和主要參數(shù) 第二節(jié)、差分放大電路 第一節(jié)、概述 第六節(jié)、運(yùn)算放大器的非線性應(yīng)用 第七節(jié)、運(yùn)算放大器的選用及使用注意問(wèn)題 第五節(jié)、運(yùn)算放大器的線性應(yīng)用 第四節(jié)、運(yùn)算放大器的基本應(yīng)用電路 5 第一節(jié)、概 述 一、集成電路簡(jiǎn)介 （一）什么是集成電路 集成電路 —— 集 元器件、電路、系統(tǒng)為一體的新型電子器件。 優(yōu)點(diǎn)： 體積小、功耗低、可靠性高、成本低。 6 第一節(jié)、概 述 （二）分類(lèi) 集成運(yùn)算放大器就是模擬集成電路的基礎(chǔ)電路 模擬集成： 集成運(yùn)算放大器、集成功率放大器、集成穩(wěn)壓電源等 數(shù)字集成： 集成門(mén)電路、集成觸發(fā)器 二、集成運(yùn)算放大器的概念 （一）什么是集成運(yùn)算放大器 高增益多級(jí)直接耦合放大器 初期，用于信號(hào)的數(shù)字運(yùn)算。目前，應(yīng)用于信號(hào)的產(chǎn)生、放大、交換、處理、測(cè)量等。 7 第一節(jié)、概 述 偏置電路 輸 入 級(jí) 中 間 級(jí) 輸 出 級(jí) 輸入端 輸出端 （二）電路的框圖及組成 方框圖 8 第一節(jié)、概 述 結(jié)論： 集成運(yùn)放具有電壓放大倍數(shù)大，輸入電阻高（幾百千歐），輸出電阻低（幾百歐） ，零漂小等優(yōu)點(diǎn)。 中間級(jí) —— 進(jìn)行電壓放大，要求電壓放大倍數(shù)大， 采用共射電路。 輸出級(jí) —— 要求 Ro小，帶負(fù)載能力強(qiáng)。供給負(fù)載較 大功率，采用互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)的射極輸出器。 偏置電路 —— 建立 Q點(diǎn)，采用恒流源電路。 輸入級(jí) —— 要求減少零點(diǎn)漂移，提高 Ri，采用差 分放大電路。 一、直接耦合方式 二、差分放大電路 10 第二節(jié)、差分放大電路 一、直接耦合方式 耦合 —— 級(jí)與級(jí)之間的連接方式。 阻容耦合 直接耦合 變壓器耦合 耦合方式 光電耦合 輸出端 輸入端 A1 An A2 多級(jí)放大電路 —— 選擇多個(gè)基本放大電路，合理連接。 11 優(yōu)點(diǎn)： 各級(jí)直流狀態(tài)獨(dú)立，設(shè)計(jì)調(diào)試方便。 缺點(diǎn)： ①不利于集成化： C容量大 ,制做困難。 ②低頻特性差： C對(duì)變化緩慢的低頻信號(hào)容抗大，低頻信號(hào)大部分衰減在 C上，不向后級(jí)傳遞。 第二節(jié)、差分放大電路 阻容耦合方式 CE1 C1 RB1 RB2 RE RC T1 +Ucc uO – + uI – + uO1 uI2 CE2 C3 R39。B1 R39。B2 RE2 RC2 T2 C2 12 第二節(jié)、差分放大電路 直接耦合方式 T2的基極電阻為 T1的 RC1 ,省去 RB2。 T1和 T2的直流相互流通。 RB1 RC1 RS +UCC RC2 RL T1 T2 Us uO – + uI – + 直接耦合 —— 前級(jí)輸出端直接接到后級(jí)輸入端。 RB2 13 優(yōu)點(diǎn)： ①低頻特性好：可放大變化緩慢的信號(hào)。 ②利于集成化： 沒(méi)有大容量 C，易于集成。 缺點(diǎn)： ①各級(jí)直流狀態(tài)相互影響，設(shè)計(jì)調(diào)試不便。 ②存在溫度漂移（零點(diǎn)漂移）現(xiàn)象。 第二節(jié)、差分放大電路 14 uO t O 零點(diǎn)漂移現(xiàn)象 （ 1） 零點(diǎn)漂移現(xiàn)象： 輸入信號(hào)為零時(shí)，輸出電壓不為零 ,且緩慢變化 (偏離初始值 )的現(xiàn)象。 ui=0 – + 直接耦合 放大電路 mV uO – + 第二節(jié)、差分放大電路 對(duì)于阻容耦合 :電容對(duì)漂移信號(hào)容抗大，漂移 被隔在本級(jí)，不被放大。 對(duì)于直接耦合 :使漂移信號(hào)逐級(jí)被放大。 15 （ 3）危害： 當(dāng)漂移電壓和信號(hào)電壓頻率相近時(shí)（ 變化緩慢 ），難以分辨，有用信號(hào)被淹沒(méi)。 （ 4）抑制方法： 直流反饋： Q點(diǎn)穩(wěn)定電路 差動(dòng)放大電路 （ 2）產(chǎn)生原因： 溫度影響、管子老化，電源電壓波動(dòng)。 主要是溫度變化引起半導(dǎo)體器件參數(shù)的變化，導(dǎo)致 Q點(diǎn)的變化。 第二節(jié)、差分放大電路 16 T1 T2 電路對(duì)稱(chēng) 雙端輸入 — 雙端輸出接法 公用發(fā)射極電阻 RE （一）電路組成 第二節(jié)、差分放大電路 二、差分放大電路 R R UEE RE T2 T1 RC1 RC2 +UCC RB1 RB2 ＋ uo－ uI 2 + uI 2 + uI ＋ － 雙電源 —— UCC一定時(shí) ， RE過(guò)大，使 ICQ過(guò)小 ， Q點(diǎn)偏低，接入電源 UEE補(bǔ)償直流壓降 。 17 抑制零漂原理 無(wú)信號(hào)、無(wú)溫度影響時(shí)： 無(wú)信號(hào)、 受溫度影響后： （ 1）電路對(duì)稱(chēng)性，使每管零漂電壓在輸出相互抵消。 Ta ?iC ?iC2 ?uC1=? uC2 ?uC?uC2 uO= ?uC1 ?uC2 uO=UCQ1 UCQ2＝ 0 ICQ1 ICQ2 (二 )工作原理 uI2 uI1 ＋ uO－ UEE RE T2 T1 RC1 RC2 +UCC RB1 RB2 有無(wú)輸出電壓？ 漂移電壓在輸出端如何抵消？ =(UCQ1 ?uC1)( UCQ2?uC2)＝ 0 第二節(jié)、差分放大電路 18 （ 2）公用 RE對(duì)零漂電壓有很強(qiáng)的負(fù)反饋。 uE＝ 2 ?iC1 RE 如果電路不對(duì)稱(chēng)怎么辦？ RE對(duì)漂移電壓為何有負(fù)反饋？ 第二節(jié)、差分放大電路 ICQ1 ICQ2 uI2 uI1 ＋ uO－ UEE Re T2 T1 RC1 RC2 +UCC RB1 RB2 共模信號(hào) —— 大小相等，方向相同的信號(hào)。 零漂電壓折合到輸入端，相當(dāng)兩管輸入端加共模信號(hào)。 RE也稱(chēng) 共模 反饋電阻。 19 實(shí)驗(yàn)六、差分放大電路 (無(wú)輸入 ) 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?差分 放大電路 抑制零漂的原理。 建立電路： 雙端輸入 — 雙端輸出接法。 無(wú)輸入信號(hào)狀態(tài)。 EDA 實(shí)驗(yàn) 第二節(jié)、差分放大電路 鏈接 EDA6 實(shí)驗(yàn)步驟： 用電壓表分別測(cè)量 T T2的 C極輸出電壓 uC1與 uC2 。 測(cè)量無(wú)溫度影響時(shí)差分放大電路的輸出電壓 uo=UCQ1UCQ2=0 。 測(cè)量受溫度影響后差分放大電路的輸出電壓 uo=?uC1?uC2=0 。 20 EDA 實(shí)驗(yàn) 第二節(jié)、差分放大電路 差分放大電路（無(wú)輸入信號(hào)） 21 EDA 實(shí)驗(yàn) 第二節(jié)、差分放大電路 結(jié) 論 : 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)： uC1 uC2 uo 溫度 270C 7. 108V 7. 108 V 0V 溫度 800C 7. 045V 7. 045V 0V 無(wú)溫度影響時(shí)，差放的輸出電壓為零。 受溫度影響后，每管的輸出電壓減小了，但差放的輸出電壓仍為零。 22 iC1 uC1 對(duì)有用信號(hào)的放大作用 差模信號(hào) —— 大小相等，方向相反的信號(hào)。 iC2 iC1 R R UEE RE T2 T1 RC1 RC2 +UCC RB1 RB2 ∴ ? uO＝ ? uC1 － (－ ? uC2 ) ＝ 2 ? uC1 差模信號(hào)有輸出嗎？ （ 1）采用差模輸入方式 另一管 iC2 uC2 ＋ uo－ uI 2 + ui 2 + uI ＋ － 輸入端有差別 輸出才有變動(dòng) 第二節(jié)、差分放大電路 23 第二節(jié)、差分放大電路 （ 2）公用 RE無(wú)負(fù)反饋?zhàn)饔? 經(jīng) RE 的 iC的增量和減量 抵消， RE上無(wú)差模信號(hào)電壓 。 RE對(duì)有用信號(hào)有負(fù)反饋嗎？ iC2 iC1 R R UEE RE T2 T1 RC1 RC2 +UCC RB1 RB2 ＋ uo－ uI 2 + uI 2 + uI ＋ － 雙入 — 雙出差動(dòng)電路的放大能力只相當(dāng)單管的放大能力。 beCIOd rRuuA ????差模放大倍數(shù) 24 第二節(jié)、差分放大電路 ＋uI－ Ra Rb U ＋－ b a T2 T1 +UCC RC RC RB RB UEE RE ＋uo－ 怎么辦？ RL +UCC RB2 RC RB1 如果雙端輸出差分電路后面要接輸入有一端接地的放大電路，而雙端輸出沒(méi)有接地端。 25 （三）輸入、輸出方式 ? 零漂小，廣泛應(yīng)用。 ? 信號(hào)源和負(fù)載不能接“地”端。 雙入 單出 單入 雙出 單入 單出 雙入 雙出 第二節(jié)、差分放大電路 雙端輸入 — 雙端輸出 T2 T1 +UCC RC RC RB RB UEE RE ＋uO－ ＋uI－ 26 ? 靜態(tài)時(shí) 輸出端直流電位不為零。無(wú)法利用電路的對(duì)稱(chēng)性 抑制零漂。僅靠 RE負(fù)反饋?zhàn)饔谩? 第二節(jié)、差分放大電路 雙端輸入 — 單端輸出 ? 用于將差模信號(hào)轉(zhuǎn)換為 單端輸出信號(hào)，以便與負(fù)載和后級(jí) 放大器有公共端接“地”。 uO1 ＋ － uI ＋ － uO2 ＋ － UBB +UCC T2 T1 RC1 RC2 RB1 RB2 27 第二節(jié)、差分放大電路 單 端輸入 — 雙端輸出 uI ＋ － UBB +UCC T2 T1 RC1 RC2 RB1 RB2 +uO 信號(hào)源有一端接“地” ,用于將單端輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為單端輸出信號(hào)，作為下一級(jí)差放的差模輸入信號(hào) 。 單 端輸入 — 單 端輸出 輸入、輸出信號(hào)都有 一端接“地”。 28 第二節(jié)、差分放大電路 Ra Rb U ＋ － b a 差分放大電路 （四）應(yīng)用舉例 橫風(fēng)傳感器 橫風(fēng) 風(fēng)速 模擬電信號(hào) 消除干擾、噪聲、漂移 物理變化量 電路信號(hào)處理 橫風(fēng)傳感器電路框圖 29 Ra Rb U ＋ － b a T2 T1 +UCC RC RC RB RB UEE RE ＋uo－ 橫風(fēng)傳感器 信號(hào)處理電路 橫風(fēng)傳感器電路 第二節(jié)、差分放大電路 30 歸納 抑制 零點(diǎn)漂移的最好方法： 差分放大電路。 直接耦合放大電路的零點(diǎn)漂移現(xiàn)象： 輸入信號(hào)為零時(shí)，輸出電壓不為零 ,且緩慢變化。 零點(diǎn)漂移主要原因： 晶體管的溫漂導(dǎo)致 Q 點(diǎn) 的變化。 差分放大電路工作原理。 差分放大電路的四種接法： 根據(jù)輸入端和輸出端接地情況不同。 第二節(jié)、差分放大電路 一、集成運(yùn)算放大器的符號(hào) 二、主要參數(shù) 三、電壓傳輸特性 32 第三節(jié)、 運(yùn)算放大器的 電壓傳輸特性和主要參數(shù) 管腳功能 － 15V負(fù)電源 10kΩ 調(diào)零電位器 4 1 5 6 7 2 3 1kΩ 輸出端 ＋ 15V正電源 同相輸入端 反相輸入端 一、集成運(yùn)算放大器的符號(hào) 33 第三節(jié)、 運(yùn)算放大器的 電壓傳輸特性和主要參數(shù) 反相輸入端 同相輸入端 輸出端 反相輸入端與輸出端 反相 同相輸入端與輸出端 同相 從外部看 ,是一個(gè)雙端輸入、單端輸出的差動(dòng)放大電路 ∞ + _ + u+ u uO A _ + u+ u uO 符 號(hào) 34 第三節(jié)、 運(yùn)算放大器的 電壓傳輸特性和主要參數(shù) 三、 電壓傳輸特性 線性區(qū) uo與 ui成線性關(guān)系 uo＝ Auo(u+－ u) 非線性區(qū)（飽和區(qū) ） uo 與