第四章集成運算放大器-全文預覽
【正文】 輸出電壓與輸入電壓在相位上相反。 第三節(jié) 運算放大器的應用 一 . 加法和減法運算電路 對于低內(nèi)阻信號源，雙端都采取并行輸入可以同時實現(xiàn)加減法運算，下圖是實現(xiàn)加減法運算的基本電路。該電路的不足是其共模抑制比 CMRR不太大。 因 Ii=0，故 i1≈if，因此 又因 u+≈u，因此 uo與 ui之間的比例關(guān)系也與運放本身的參數(shù)無關(guān)，電路精度和穩(wěn)定度都很高。另外，反相放大器是并聯(lián)負反饋電路，該放大器的輸入電阻小，故它不能應用到高內(nèi)阻信號源上。因其反相輸入端為虛地，所以該電路的輸入電阻是 R1。 因 Ii=0，故 i1≈if，因此 又因 u+≈u=0，因此 KF為反相放大器的閉環(huán)電壓放大倍數(shù)，它只與外接電阻 R RF有關(guān)，而與集成運放本身參數(shù)無關(guān)。這樣，兩個輸入端可以認為是虛連接，當其中一個輸入端接地時，另一個輸入端也為零電位，稱為“虛地” (imaginary ground)。 運放的最大共模輸入電壓是指運放共模抑制比明顯惡化時的共模輸入電壓值 ，通常約為幾伏到十幾伏 。 (5)共模抑制比 CMRR： 共模抑制比是指集成運放開環(huán)運用時 ，差模電壓放大倍數(shù)與共模電壓放大倍數(shù)之比 。 (4)輸入阻抗 ri和輸出阻抗 ro： 輸入阻抗 ri是指運放開環(huán)運用時 ， 從兩個輸入端看進去的動態(tài)阻抗 ， 它等于兩個輸入端之間的電壓 Ui變化與其引起的輸入電流 Ii的變化之比 ， 即 ri=?Ui/?Ii， ri越大越好 。 Iis是由差動輸入級兩個晶體管的 ?值不一致所引起的 。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。 ①輸入端保護是當輸入端所加的電壓過高時會損壞輸入級的晶體管。 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。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，電路還備有過流保護電路。可完成放大、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。 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)點得到了廣泛應用。 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；輸出級與負載相接，要求輸出阻抗低、帶負載能力強、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。反相輸入端標“ ”號，同相輸入端標“ +”號。 二 . 集成運算放大器的使用 1. 調(diào)零 實際運算放大器，當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。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。 三 . 集成運放的主要性能指標 1. 輸入失調(diào)電壓 Uis： 對于理想集成運放， 當輸入電壓為零時，輸出電壓應該為零 。 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 。一般運放的電壓增益都很大，為 60~100dB，高增益運放可達 140dB(即 107)。 一般在幾百歐姆之內(nèi) 。 運放的靜態(tài)功耗是指沒有輸入信號時的功耗 ， 通常約為數(shù)十毫瓦 ， 有些低耗運放 ， 靜態(tài)功耗可低到 ， 這個指標對于便攜式或植入式醫(yī)學儀器是很重要的 。
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