06 集成电路运算放大器解析
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集成运算放大器全解
集成运算放大器的基本概念
集成运放是具有高开环放大倍数并带有深度负反馈的多级直接耦合放大电路。

1. 集成电路的特点
(1)在集成电路工艺中还难于制造电感元件和大容量电容,因此采用直接耦合。
(2)运算放大器的输入级都采用差分放大电路,其特点是输入电阻
高、抗干扰能力强、零漂小。
(3)在集成运算放大器中往往用晶体管恒流源代替电阻。
(4)集成电路中的二极管都采用晶体管构成,把发射极、基极、集电极三者适当组配使用。
2. 集成运算放大器的符号、管脚

3. 集成运放的基本特性
理想化的条件:(1)开环电压放大倍数Ao → ∞(2)差模输入电阻 ri → ∞(3)开环输出电阻ro → 0
4. 集成运放的电压传输特性

5. 理想运放的分析特点
理想运放工作在非线性区的分析依据
集成运算放大器在信号运算方面的应用1.反相输入放大电路
2.同相输入放大电路

电压跟随器:

3. 加法运算电路
4.差分运算电路
例题:电路如图所示,试求出电路输出电压uo的值。
集成运算放大器在信号处理方面的应用
1. 有源滤波器
所谓滤波器,就是一种选频装置,它允许信号的一部分频率分量通过而抑制另一部分频率分量。

2. 电压比较器
在自动控制系统中,如果要对一个模拟信号与另一个模拟信号的大小进行比较。
按比较的结果来决定执行机构的动作,则需要用比较器来完成。
集成电路运算放大器
6.1集成电路运算放大器中的电流源
1.基本电流源
分压式射极偏置电路为基本电流源电路。
当三级管工作在放大区,由于射
极电流仅由两分压电阻决定,因此当负载发生变化(也即集电极电阻发生变化),输出电流(即集电极电流)保持不变,体现了恒流特性。
2.有源负载
由于电流源具有直流电阻小而交流电阻大的特点,因此在模拟集成电路中,常把它作为负载使用,称为有源负载。
3.电流源的应用
(1)为集成运放各级提供稳定的偏置电流;
(2)作为各放大级的有源负载,提高电压增益。
6.2差分式放大电路
主要作用:作为多级放大电路的输入级,抑制零点漂移。
6.1选择合适答案填入空内。
(1集成运放电路采用直接耦合方式是因为。
A .可获得很大的放大倍数B.可使温漂小C .集成工艺难于制造大容量电容(2通用型集成运放适用于放大。
A .高频信号B .低频信号C .任何频率信号(3集成运放制造工艺使得同类半导体管的。
A .指标参数准确B .参数不受温度影响C .参数一致性好(4集成运放的输入级采用差分放大电路是因为可以。
A .减小温漂B .增大放大倍数C.提高输入电阻(5为增大电压放大倍数,集成运放的中间级多采用。
A .共射放大电路B .共集放大电路C.共基放大电路解:(1C(2B (3C (4A (5A6.2判断下列说法是否正确、用“3或“x,,表示判断结果填入括号内。
(1运放的输入失调电压U10是两输入端电位之差。
((2运放的输入失调电流110是两端电流之差。
((3运放的共模抑制比cdCMRAAK((4有源负载可以增大放大电路的输出电流。
((5在输入信号作用时,偏置电路改变了各放大管的动态电流。
(解:(lx(20(3〈(4勺(5x6.3电路如图6.3所示,已知pi=p2=p3=100o各管的UBE均为0.7V,试求IC2的值。
(+15V)U134kQT I --------■图6.3解「分析估算如下:100BE1BE2CC =—=UU VIR(1A pcCB1C0B2C0E1E2CC1C0IIIIIIIIIIIIR +1001CS.十=RRIIIpPMA6.4通用型集成运放一般由几部分电路组成,每一部分常采用哪种基本电路。
通常对每一部分性能的要求分别是什么?解「通用型集成运放由输入级、中间级、输出级和偏置电路等四个部分组成。
通常,输入级为差分放大电路,中间级为共射放大电路、输出级为互补电路,偏置电路为电流源电路。
对输入级的要求:输入电阻大,温漂小,放大倍数尽可能大。
对中间级的要求:放大倍数大,一切措施几乎都是为了增大放大倍数。
对输出级的要求「带负载能力强,最大不失真输出电压尽可能大。
集成运算放大器的原理与应用讲解1. 什么是集成运算放大器(Op Amp)?•集成运算放大器(Op Amp)是一种高增益、直流耦合、差分放大器,常被用于放大、滤波和电压比较等电路应用。
•Op Amp是一种集成电路芯片,通常包含多个晶体管、电阻和电容等被精确布局在一个芯片上。
2. 集成运算放大器的原理•Op Amp的核心是差动放大器,由两个输入端(非反馈端和反馈端)和一个输出端组成。
•在差动放大器中,非反馈端的输入信号被放大器放大,然后通过反馈回到非反馈端,从而形成放大器的反馈机制。
•Op Amp的增益由开环增益和反馈网络的配置决定。
3. 集成运算放大器的主要特性•增益:Op Amp具有非常高的开环增益,通常在105到108之间。
•输入阻抗:Op Amp的输入阻抗非常大,通常在106到1012欧姆之间。
•输出阻抗:Op Amp的输出阻抗非常小,通常在几十欧姆以下。
•带宽:Op Amp的带宽是指在给定增益下能够传输信号的频率范围。
4. 集成运算放大器的应用4.1 可逆放大器•可逆放大器是Op Amp最常见的应用之一,采用负反馈的方式将输出信号的一部分反馈到输入端。
•可逆放大器可以用于放大和滤波等电路,常用的配置包括反向放大器、比例放大器和积分器等。
4.2 比较器•Op Amp可以作为比较器使用,将输入信号与一个参考电压进行比较,输出高电平或低电平。
•比较器广泛应用于电压比较、电压检测和信号切换等电路。
4.3 运算放大器•运算放大器是一种特殊的Op Amp应用,采用负反馈的方式实现各种算术运算。
•常见的运算放大器电路包括加法器、减法器、乘法器和除法器等。
4.4 滤波器•Op Amp可以用于构建各种类型的滤波器,如低通滤波器、高通滤波器和带通滤波器等。
•滤波器可以用于信号调整、降噪和频谱分析等应用。
5. 集成运算放大器的选择与设计•在选择和设计集成运算放大器时,需要考虑参数如增益、输入阻抗、输出阻抗、带宽和供电电压等。
返回>>第六章集成运算放大器运算放大器是一种高放大倍数的多级直接耦合放大电路。
由于该电路最初是用于数的运算,所以称为运算放大器。
虽然运算放大器的用途早已不限于运算,但仍沿用此名称。
把整个运算放大电路集成起来,成为集成运算放大器,简称集成运放。
目前,集成运放的放大倍数可高达107倍(140dB),集成运放工作在放大区时,输入与输出成线性关系,又称线性集成电路。
模拟集成电路按其特点可分为:运算放大电路、集成稳压电路、集成功率放大电路以及其它种类的集成电路。
也可将几个集成电路和一些元件组合成具有一定功能的模块电路。
集成运放和分立元件组成的具有相同功能的电路相比具有以下特点:⑴由于集成工艺不能制作大容量的电容,所以电路结构均采用直接耦合方式。
⑵为了提高集成度和集成电路的性能,一般集成电路的功耗要小,这样集成运放各级的偏置电流通常较小。
⑶集成运放中的电阻元件是利用硅半导体材料的体电阻制成的,所以集成电路中的电阻阻值范围有一定的限制,一般是几十欧姆到几万欧姆,电阻阻值太大或太小都不易制造。
⑷在集成电路中,制造有源器件(晶体三极管、场效应管)比制造大电阻占用的面积小,且工艺上也不麻烦,因此在集成电路中大量使用有源器件来组成有源负载,从而获得大电阻。
提高放大电路的放大倍数;还可以将有源器件组成恒流源,以获得稳定的偏置电流。
二极管常用三极管代替。
⑸集成电路中各元件的绝对精度差,但相对精度高,故对称性好,特别适宜制作对称性要求高的电路。
⑹集成电路中,采用复合管的接法,以改变单管的性能。
集成运放的原理框图如右下图所示,由4个主要部分组成⑴输入级:有两个输入端,一个输入端与输出端成同相关系,一个输入端同输出端成反相关系。
温度漂移要小。
⑵中间级:主要完成电压放大任务⑶输出级功率放大⑷偏置电路向各级提供稳定的静态的工作电流。
另外还有一些辅助电路:电平偏移电路短路保护电路等§1 零点漂移输入交变信号为0时的输出电压值被称为放大器的零点。
集成运算放大电路分析首先,集成运算放大电路是由集成电路技术制作的一类电路,主要由运算放大器、反馈电阻网络和输入输出电阻组成。
运算放大器是一种电压增益很大、输入阻抗很高的电子器件,它的输入端可以接入其他电路或传感器,输出端可以连接到显示器、控制装置等。
集成运算放大电路的基本原理是使用运算放大器提供的高增益和多种反馈方式来实现各种信号处理和增强功能。
通过调整反馈电阻网络可以实现放大、滤波、积分、微分等各种功能。
具体来说,集成运算放大电路将输入信号经过运算放大器放大后反馈给输入端,形成一个闭环系统,使得输出信号与输入信号之间的差别达到最小,从而实现精确的信号处理。
集成运算放大电路的特点有以下几点。
首先,它的增益很高,通常可以达到几千倍甚至几百万倍,具有极高的信号放大能力。
其次,它的输入阻抗很高,达到百万级别,可以使输入信号的影响最小化,减小对被测电路的影响。
另外,它的输出阻抗很低,可以提供较大的输出电流,方便连接到其他电路。
集成运算放大电路在实际应用中有广泛的用途。
首先,它可以用于放大微弱信号,如传感器输出信号、生物电信号等,从而提高信号的可靠性和可测性。
其次,它可以用于实现滤波功能,通过调整反馈电阻网络可以滤除不需要的频率成分,提取出需要的信号成分。
此外,它还可以用于实现比较器功能,将输入信号与参考电压进行比较,输出高、低电平来判断输入信号的大小。
最后,它还可以用于实现运算功能,如加法、减法、乘法和除法等。
总之,集成运算放大电路是一种非常重要的电路,具有高增益、高输入阻抗和低输出阻抗的特点,可以用于放大信号、滤波信号、比较信号和进行各种运算。
它在各种电子设备中发挥着重要的作用,如信号处理、控制系统、仪器仪表等。
随着科技的进步和集成电路技术的发展,集成运算放大电路将继续发展壮大,并在更多的领域得到应用。