第四章集成運算放大器(已修改)
2025-08-13 15:19 本頁面
【正文】 第四章 集成運算放大器 運算放大器 (operational amplifier)簡稱為運放，是一種高增益直流放大器，最初因用在模擬計算機中進(jìn)行各種數(shù)學(xué)運算而得名，如果將整個運算放大器制成在一個小硅片上，就成為 集成運算放大器 (integrated operational amplifier)。 由于集成運放具有性能穩(wěn)定、可靠性高、壽命長、體積小、重量輕、耗電量少等優(yōu)點得到了廣泛應(yīng)用?？赏瓿煞糯?、振蕩、調(diào)制、解調(diào)及模擬信號的各種運算和脈沖信號的產(chǎn)生等。 本章將介紹集成運放的基本知識、基本電路及其主要應(yīng)用。 主要內(nèi)容 第一節(jié) 運算放大器的基本知識 第二節(jié) 運算放大器的基本電路 第三節(jié) 運算放大器的應(yīng)用 第一節(jié) 運算放大器的基本知識 一 . 集成運算放大器的組成 集成運放通常由 輸入放大級 、 中間電壓放大級 、 輸出級 以及 偏置電路 等四部分組成。 輸入級采用差動放大電路，要求輸入阻抗高、零點漂移小、抗共模干擾能力強；中間級一般由共發(fā)射極放大電路構(gòu)成，主要用于高增益的電壓放大；輸出級與負(fù)載相接，要求輸出阻抗低、帶負(fù)載能力強、能夠提供足夠大的電壓與電流；偏置電路一般由恒流源電路構(gòu)成，給上述各級電路提供穩(wěn)定和合適的偏置電流，決定各級的靜態(tài)工作點。此外，電路還備有過流保護(hù)電路。 集成運放的基本組成 右圖是運算放大器的電路符號。它有兩個輸入端和一個輸出端。反相輸入端標(biāo)“ ”號，同相輸入端標(biāo)“ +”號。輸出電壓與反相輸入電壓相位相反，與同相輸入電壓相位相同。 此外還有兩個端分別接正、負(fù)電源，有些集成運放還有調(diào)零端和相位補償端。在電路中不畫出。 二 . 集成運算放大器的使用 1. 調(diào)零 實際運算放大器，當(dāng)輸入為零時輸出并不為零，采用調(diào)零技術(shù)可使輸入為零時輸出也為零。 2. 消振 集成運放是多級直接耦合的放大器，因存在著分布電容等分布參數(shù)，信號在傳輸過程中會產(chǎn)生相移。 信號頻率變化時，相移也變化。當(dāng)運放閉環(huán) (輸出端與輸入端經(jīng)過導(dǎo)線、元器件相連 )后，會在某些頻率上產(chǎn)生自激振蕩。為了使放大器工作穩(wěn)定，通常外接 RC消振電路或消振電容， 用來破壞產(chǎn)生自激振蕩的條件。 ①輸入端保護(hù)是當(dāng)輸入端所加的電壓過高時會損壞輸入級的晶體管。在輸入端處接入兩個反向并聯(lián)的二極管，將輸入電壓限制在二極管的正向壓降以下； ② 輸出端保護(hù)是為了防止輸出電壓過大，可利用穩(wěn)壓管來保護(hù)，將兩個穩(wěn)壓管反向串聯(lián)，將輸出電壓限制在 177。 (Uz+UD)的范圍內(nèi)，其中， Uz是穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓， UD是它的正向管壓降； ③ 電源保護(hù) 是為了防止正、負(fù)電源接反，可用二極管進(jìn)行保護(hù)。 三 . 集成運放的主要性能指標(biāo) 1. 輸入失調(diào)電壓 Uis： 對于理想集成運放， 當(dāng)輸入電壓為零時，輸出電壓應(yīng)該為零 。但由于制造工藝等原因，實際的集成運放在輸入電壓為零時，輸出電壓常不為零。為了使輸出電壓為零，需在輸入端加一適當(dāng)?shù)闹绷餮a償電壓，這個輸入電壓叫做輸入失調(diào)電壓 Uis，其值等于輸入電壓為零時，輸出的電壓折算到輸入端的電壓值。 Uis一般為毫伏級，它的大小反映了差動輸入級的對稱程度，失調(diào)電壓越大，集成運放的對稱性越差 。 2. 輸入失調(diào)電流 Iis： 輸入失調(diào)電流是指輸入信號為零時 ， 兩個輸入端靜態(tài)電流 I+與 I之差 ，一般為輸入靜態(tài)偏置電流的十分之一左右 。 Iis是由差動輸入級兩個晶體管的 ?值不一致所引起的 。 3. 開環(huán)電壓增益 Kd
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