【精品】PPT课件 一、集成运放电路简介
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1.2 集成运放的基本构成和表示符号
1.2.1集成运放的基本构成
集成运放是以双端为输入,单端对地为输出的直接耦合型高增益放大器,是一种模拟集成电子器件。集成运放内部电路包括四个基本组成环节,分别是:输入级、中间级、输出级和各级的偏置电路。对于高性能、高精度等特殊集成运放,还要增加有关部分的单元电路。例如:温度控制电路、温度补偿电路、内部补偿电路、过流或过热保护电路、限流电路、稳压电路等。图1—2—l所示为集成运放内部电路方框图。由于三极管容易制造,且它在硅片上占的面积小,所以集成运放内部电路大量采用三极管代替其他元件,如用三极管代替二极管,用有源负载代替电阻负载等。由于三极管是在相同的工艺条件下同时制造的,同一硅片上的对管特性比较相近,易获得良好的对称特性,且在同一温度场,易获得良好的温度补偿,具有很好的温度稳定性。在集成电路中,各元件易于集成的顺序是:三极管、二极管、小的电阻、小的电容等,对于大的电阻或大的电容、电感等难以集成,可采用外接的方法。在集成电路中,不能直接集成电感元件,如在集成电路内部需要电感时,可用其他元件(如:三极管、电阻、电容等)模拟出电感元件
1,输入级
为了提高集成运放的输入电阻、减小失调电压和偏置电流、提高差模和共模输入电压范围等性能,集成运放的输入级的差动输入放大电路,常采用超揖管、达林顿复合管、串联互补复合管、场效应管等。为了获得较高的增益,减少内部电路的补偿要求,在差动输入放大级中,还采用有源负载或恒流源负载。输入级的保护电路也是不可缺少的。
2,中间级
集成运放的中间级常采用电平位移电路,将电平移动到地电平,其电路多采用恒流源、横向PNP管、稳压管、正向二极管链、电阻降压电路等。从双端变单端的变换,常采用并联电压负反馈、有源负载、电流负反馈、PNP管等方法。为了提高共模抑制能力、提高差模增益和提供稳定的内部工作电流,实际电路中广泛采用各种恒流源电路,如稳压管恒流源、镜像恒流源、多集电极恒流源、场效应管恒流源等。
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书的运算,所以称为运算放大器.随着半导体技术的发展,我们将整个放大器的管子、电阻元件、和引线制作在面积仅为0.5平方毫米的硅片上,组成集成运算放大器,简称集成运放。集成运放工作在放大区时,输入与输出呈线性关系,所以又成集成运算放大器为线形继承电路。
6.1 零点漂移
运算放大器均采用直接耦合方式,在第二章已经对直接耦合方式的特点及问题做了介绍。这里主要讨论直接耦合放大电路的零点漂移问题。
输入交变信号为零时的输出电压值被成为放大器的零点。零点不一定为零,但希望它是零。
由于直接耦合使得各级Q点互相影响,如果前级Q点发生变化,则会影响到后面各级的Q点。由于各级的放大作用,第一级微弱变化将经过多级放大器放大,使输出端产生很大的变化。最常见的是由于环境温度的变化引起的工作点漂移(称为温漂),它是影响直接耦合放大电路性能的主要因素之一。当输入短路时,输出将随时间缓慢变化,这种输入电压为零,输出电压偏离零点的变化称为零点漂移,简称零漂。这种输出显然不反映输入信号的输出,这种假象将会造成测量误差,或使自动控制系统发生错误动作,严重时,将会淹没真正的信号。零漂不能一输出电压的大小来衡量。因为放大电路的放大倍数越高,输出漂移必然愈大,与此同时,输出信号也愈大,所以零漂一般将输出漂移电压折合到输入端来衡量。
产生零漂的原因,主要是因为晶体三极管的参数受温度的影响。为了解决零漂,人们采取了多种措施,但最有效的措施之一是采用差动放大电路。
6.2 差动放大电路
6.2.1 基本形式
图6-1
基本差动式放大器如图6-1所示。 图中 T1,T2 是特性相同的晶体管,电路对称,参数也对称。如:VBE1=VBE2,Rc1=Rc2=Rc, Rb1=Rb2= Rb,β1=β2=β。电路有两个输入端和两个输出端。差动电路对电路的基本要求是:两个电路的参数完全对成,两个管子的温度特性也完全对称。6.2.2 工作原理
集成运算放大器
集成运算放大器(Integrated Operational Amplifier)简称集成运放,是由多级直接耦合放大电路组成的高增益模拟集成电路。
简介:
1964年美国仙童公司研制出第一个单片集成运算放大器μA702。
国标统一命名法规定,集成运算放大器各个品种的型号有字母和阿拉伯数字两大部分组成。字母在首部,统一采用CF两个字母,C表示国标,F表示线性放大器,其后的数字表示集成运算放大器的类型。
它的增益高(可达60~180dB),♥输入电阻大(几十千欧至百万兆欧),输出电阻低(几十欧),共模抑制比高(60~170dB),失调与飘移小,而且还具有♥输入电压为零时输出电压亦为零的特点,适用于正,负两种极性信号的输入和输出。
模拟集成电路一般是由一块厚约0.2~0.25mm的P型硅片制成,这种硅片是集成电路的基片。基片上可以做出包含有数十个或更多的BJT或FET、电阻和连接导线的电路。
运算放大器除具有+、-输入端和输出端外,还有+、-电源供电端、外接补偿电路端、调零端、相位补偿端、公共接地端及其他附加端等。♥它的闭环放大倍数取决于外接反馈电阻,这给使用带来很大方便。
组成:
集成运算放大器是一种具有高电压放大倍数的直接耦合放大器,♥主要由输入、中间、输出三部分组成。
★输入部分是差动放大电路,有同相和反相两个输入端;前者的电压变化和输出端的电压变化方向一致,后者则相反。
★中间部分提供高电压放大倍数,经输出部分传到负载。它的引出端子和功能如图所示。
其中1:调零端外接电位器,用来调节使输入端对地电压为零(或某一预定值)时,输出端对地电压也为零(或另一个预定值)。 2:补偿端外接电容器或阻容电路,以防止工作时产生自激振荡(有些集成运算放大器不需要调零或补偿)。 3:供电电源通常接成对地为正或对地为负的形式,而以地作为输入、输出和电源的公共端。
参数:
表征集成运算放大器性能的参数有30多个,常用的有以下10种。
第5章集成运算放大电路
(上一章介绍的用三极管、场效应管等组成的放大电路称为分立元件电子电路。 )
集成电路:如果在一块微小的半导体基片上, 将用晶体管(或场效应管)组成的实现特定功能的电子电路制造出来,
这样的电子电路称为集成电路。
(集成电路是一个不可分割的整体,具有其自身的参数及技术指标。模拟集成电路种类较多,本章主要介绍集成运
算放大电路。)
本章要求:
(1) 了解集成运放的基本组成及主要参数的意义。
(2) 理解运算放大器的电压传输特性,理解理想运算放大器并掌握其基本分析方法。
(3) 理解用集成运放组成的比例、加减、微分和积分运算电路的工作原理。
(4) 理解电压比较器的工作原理和应用。
5.1集成运算放大器简介
5.1.1集成运算放大器芯片
集成运算放大器是一种具有很高放大倍数的多级直接耦合放大电路。 是发展最早、应用最广泛的一种模拟集成电路。
集成运算放大器简称运放,是一种多端集成电路。集成运放是一种价格低廉、用途广泛的电子器件。早期,运放主
要用来完成模拟信号的求和、微分和积分等运算,故称为运算放大器。现在,运放的应用已远远超过运算的范围。 它在通信、控制和测量等设备中得到广泛应用。
1、集成电路的概念
(1) 集成电路:禾U用半导体的制造工艺,把晶体管、电阻、电容及电路连线等做在一个半导体基片上,形成不可 分割的固体块。
集成电路优点:工作稳定、使用方便、体积小、重量轻、功耗小。
(2) 集成电路分类:模拟、数字集成电路;单极型、双极型集成电路,小、中、大、超大规模集成电路。
① 模拟集成电路:以电压或电流为变量,对模拟量进行放大、转换、调制的集成电路。
(可分为线性集成电路和非线性集成电路。 )
② 线性集成电路:输入信号和输出信号的变化成线性关系的电路,如集成运算放大器。
③ 非线性集成电路:输入信号和输出信号的变化成非线性关系的电路,如集成稳压器。
(3)线性集成电路的特点