【正文】 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 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 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 ui不是線性關(guān)系 uo有兩種可能 uo＝＋ UOm 高電平 uo＝－ UOm 低電平 ＋ UCC － UEE 電壓傳輸特性 uO ui=u+ u O 線性區(qū) 非線性區(qū) 因 Auo=∞ ui很小，要加負(fù)反饋 不加反饋，或加正反饋 35 第三節(jié)、 運(yùn)算放大器的 電壓傳輸特性和主要參數(shù) 開環(huán)電壓放大倍數(shù) Auo 共模抑制比 KCMRR 二、主要參數(shù) 運(yùn)放 F007的 AO約為 100db(105倍 )。 第二節(jié)、差分放大電路 雙端輸入 — 單端輸出 ? 用于將差模信號轉(zhuǎn)換為 單端輸出信號，以便與負(fù)載和后級 放大器有公共端接“地”。 iC2 iC1 R R UEE RE T2 T1 RC1 RC2 +UCC RB1 RB2 ∴ ? uO＝ ? uC1 － (－ ? uC2 ) ＝ 2 ? uC1 差模信號有輸出嗎？ （ 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無負(fù)反饋?zhàn)饔? 經(jīng) RE 的 iC的增量和減量 抵消， RE上無差模信號電壓 。 建立電路： 雙端輸入 — 雙端輸出接法。 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。 ②利于集成化： 沒有大容量 C，易于集成。 缺點(diǎn)： ①不利于集成化： C容量大 ,制做困難。 中間級 —— 進(jìn)行電壓放大，要求電壓放大倍數(shù)大， 采用共射電路。 6 第一節(jié)、概 述 （二）分類 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 高增益多級直接耦合放大器 初期，用于信號的數(shù)字運(yùn)算。 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 —— 級與級之間的連接方式。 T1和 T2的直流相互流通。 對于直接耦合 :使漂移信號逐級被放大。 零漂電壓折合到輸入端，相當(dāng)兩管輸入端加共模信號。 20 EDA 實(shí)驗(yàn) 第二節(jié)、差分放大電路 差分放大電路（無輸入信號） 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 無溫度影響時(shí)，差放的輸出電壓為零。 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。 零點(diǎn)漂移主要原因： 晶體管的溫漂導(dǎo)致 Q 點(diǎn) 的變化。精度越高， 運(yùn)放 F007的 rO約為 500Ω。 ② 差模輸入電阻 rid→∞ 。 F12 // RRR ?根據(jù) u = u+ = 0 , i+ = i =iI =0 ， 則 :u+= u≈ uI i1 ≈ iF 什么負(fù)反饋？ 電壓并聯(lián)負(fù)反饋 46 第四節(jié)、運(yùn)算放大器的 基本應(yīng)用電路 iF i1 uI – + uO – + iI 1 2 ∞ + _ + RF R2 R1 從同相輸入端輸入信號 1i11 RuRui ???? ?FIOFOf RuuRuui ??????I1FO )1( uRRu ??故電壓放大倍數(shù)： 1F1uf RRA ?? uO與 uI同相 47 1IOuf ?? uuA同相比例電路電壓放大倍數(shù)： 同相比例電路特例 第四節(jié)、運(yùn)算放大器的 基本應(yīng)用電路 RRA F1uf ??電壓跟隨器 當(dāng) R1=∞ (斷開 ) 或 RF = 0 時(shí) uI – + uO – + ∞ + _ + 與分立元件的射極輸出器相比： 具有良好的電壓跟隨和隔離作用。 EDA 實(shí)驗(yàn) 調(diào)整可變電阻的大小，再觀察兩者電壓。 按順序（信號流經(jīng)），先算 A1的 uO1。 方波變?nèi)遣ǎ? 不同時(shí)間段里， uI正跳變或 負(fù)跳變， uO充放電，變?nèi)遣ā? 當(dāng) t0時(shí)： C充電，積分運(yùn)算起作用。 69 第五節(jié)、運(yùn)算放大器的線性應(yīng)用 S1FF URRU ???電流源電路 IL UF + US R1 R2 R39。 高通濾波器 —— 讓輸入信號中的高頻成份順利通過的 濾波電路 。 ②輸入、輸出阻抗易于匹配， 頻率特性不受負(fù)載變化的影響。 討論 采用何種濾波器 ? 第五節(jié)、運(yùn)算放大器的線性應(yīng)用 76 第五節(jié)、運(yùn)算放大器的線性應(yīng)用 在控制、遙控、遙測、近代生物物理合醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域，常常需要將模擬信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 傳感器的輸出是放大器信號源 。 非線性區(qū)分析依據(jù) 因 uI＝ u+－ u， 當(dāng) uI大于零或小于零時(shí)，分別接近正或負(fù)電源電壓。 畫電壓傳輸特性三要素 （ 2）輸出電壓： 高、低電平 UOS、 UOS。 EDA 實(shí)驗(yàn) 鏈接 EDA8 98 第六節(jié)、運(yùn)算放大器的非線性應(yīng)用 EDA 實(shí)驗(yàn) 過零電壓比較器 99 第六節(jié)、運(yùn)算放大器的非線性應(yīng)用 EDA 實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)： 輸入波形 輸出波形 結(jié) 論 : 輸入正弦形， 輸出 方波。 R2 R1 U+1 U+2 能否產(chǎn)生兩個(gè)閾值電壓 ? 兩個(gè)門限電壓不是同時(shí)產(chǎn)生 ! R uO uI ∞ + _ + 104 第六節(jié)、運(yùn)算放大器的非線性應(yīng)用 （ 1）不加參考電壓的滯回比較器 閾值電壓： t h 1OH2121 UURRRu ????O uO uI Uth1 Uth2 工作原理 t h 2OL2122 UURRRu ????R2 R1 R uO uI ∞ + _ + U+1 U+2 105 第六節(jié)、運(yùn)算放大器的非線性應(yīng)用 ?當(dāng) uI從小于 Uth1開始增大時(shí) ： uI+Uth1， uO保持 高電平 uI+Uth1 ， uO保持 低電平 閾值 電壓變?yōu)?Uth2 ?當(dāng) uI從大于 Uth2方向減小時(shí) ： uI Uth2， uO保持 低電平 uI Uth2， uO保持 高電平 假設(shè)電源接通瞬間， uO高電平。 要判斷 ui是否在兩個(gè)給定電平之間，怎么辦呢 ？ 窗口比較器 單限比較器 O uO uI +UZ UT － UZ 滯回比較器 +UZ O uO uI UT1 － UZ UT2 O uO uI UOH URL UOL URH 110 傳感器 溫度 環(huán)境 溫度 大電路 信號放 電壓信號 物理變化量 比較器 參考量 警電路 聲光報(bào) （四）實(shí)際電路舉例 實(shí)用電路舉例一 ——火災(zāi)報(bào)警電路 第六節(jié)、運(yùn)算放大器的非線性應(yīng)用 111 火災(zāi)報(bào)警電路 第六節(jié)、運(yùn)算放大器的非線性應(yīng)用 Ucc +Ucc Ucc A1 R1 R1 R2 R2 A2 R3 R4 R6 T 蜂鳴器 R5 D 用兩個(gè)溫度傳感器檢測同一室內(nèi)溫度， 分別放在金屬和塑料殼內(nèi)。 傳輸特性： 單方向跳變一次。 UZ 兩只反串穩(wěn)壓管 ： 一只擊穿工作 UZ， 另一只正向?qū)?UD = C RC電路 120 第六節(jié)、運(yùn)算放大器的非線性應(yīng)用 閾值電壓： Z2121thB1 URRRUU???Z2122thB2 URRRUU??? uO通過 RF對 C充電 ，通過 C放電， C上電壓按指數(shù)規(guī)率變化。 當(dāng) uCUTH2時(shí) ， uO=UZ保持不變。 無輸入信號。 ?輸出端接“地”，或接 UCC。 135 二、集成運(yùn)放的概念及分析依據(jù) （二）理想化條件 AOd≈∞ rid≈∞ rO≈0 KCMR≈∞ （三）工作區(qū)域 （四）線性區(qū)分析依據(jù) 線性區(qū)： （加負(fù)反饋） 非線性區(qū)：（不加反饋，或加正反饋 ) 虛短： u+ = u 虛斷： i+ = i = 0 (五 )運(yùn)算放大器的電壓傳輸特性和主要參數(shù) (六 )運(yùn)算放大器的主要參數(shù) （一）概念 :高增益多級直接耦合放大器。 （ UZ＋ UD) 第七節(jié)、運(yùn)算放大器的選用及使用注意問題 DZ1 DZ2 uI ∞ + _ + R1 uO RF 防止輸出電壓過大 兩只反串穩(wěn)壓管： 一只擊穿工作 UZ， 另一只正向?qū)?UD = 輸出電壓正常時(shí)： uO低于 UZ， 穩(wěn)壓管支路斷開。 一、選用元件 二、使用時(shí)的注意問題 三、運(yùn)算放大器的保護(hù) 129 第七節(jié)、運(yùn)算放大器的選用及使用注意問題 一、選用元件 單運(yùn)放 雙運(yùn)放 四運(yùn)放 工作原理 集成度 供電方式 分 類 通用型 特殊型 可控性 性能指標(biāo) 單 、 雙電源 電壓放大型 電流放大型 跨導(dǎo)型 可變增益型 選通型 輸入多通道，輸出一個(gè)通道 外加電壓或信號控制增益 一個(gè)芯片上運(yùn)放個(gè)數(shù) ——高阻 、 高速 、高精度 、 低功耗 130 第七節(jié)、運(yùn)算放大器的選用及使用注意問題 二、使用時(shí)的注意問題 消振 :運(yùn)算放大器很容易產(chǎn)生自激振蕩，使用時(shí)要消振。 C通過 RF放電 ， uC隨時(shí)間增長而下降，趨于 UZ。 UZ DZ RF uC ( u) – + R3 ∞ + _ + UB – + R1 R2 C 121 第六節(jié)、運(yùn)算放大器的非線性應(yīng)用 接通電源瞬間，假設(shè) uO高電平 ＝＋ UZ時(shí) 閾值電平為 Uth1， uC=0。 閾值電壓 ： Uth。 差分放大電路 電壓比較電路 聲光報(bào)警電路 溫度傳感器 1 溫度傳感器 2 uI2 uI1 uO1 uO2 112 火災(zāi)報(bào)警電路 哪種類型的電壓比較器？ 閾值電壓為多少 ？ 三極管工作在什么狀態(tài) ？ 一般單限比較器 U