电工电子学课件 第六章 集成运算放大器及其应用

R1
uo Au(u+- u-)
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一、比例运算电路（续）电压串联负反馈
2. 同相放大电路
Rf
∵I- = I+ ≈ 0
U
R1 R1 Rf
Uo
R1
-
R2
Uo
∵U+=U-
Ui
R1 R1 Rf
Uo
Ui
+
Uo
(1
Rf R1
)U
i
AUf
Uo Ui
1
Rf R1
rif ≈rid ≈∞
小结：同相放大电路输出Uo与输入Ui呈比例关系， 且相位相同，比例因子为 1+Rf/R1 ，因此，该电路 常用于同相比例运算。
第6章 集成运放的分析及应用
6.1 集成运算放的组成及基本特性 6.2 集成运算放大器的主要参数 6.3 运放的线性应用及理想运放模型 6.4 基本运算电路 6.5 电压比较器 6.6 波形发生器 6.7 集成运放的其他应用电路
小结
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6.1 集成运算放的组成及基本特 性
一、 概述 二、集成电路的基本结构 三、 模拟集成运放的典型电路
692型钢截面只需少量加工即可用作构件省工省时成本低但型钢截面受型钢种类及型钢号限制难于完全与受力所需的面积相对应用料较多按照电路的功能进行分类1运算放大器2模拟乘法器除法器3对数放大器4函数发生器5滤波器6压控振荡器7集成功率放大器8集成稳压电源集成电路通用型专用型按照集成电路分类792型钢截面只需少量加工即可用作构件省工省时成本低但型钢截面受型钢种类及型钢号限制难于完全与受力所需的面积相对应用料较多集成电路的基本组成结构输入模块功能模块输出模块电源模块控制补偿模块保护模块892型钢截面只需少量加工即可用作构件省工省时成本低但型钢截面受型钢种类及型钢号限制难于完全与受力所需的面积相对应用料较多模拟集成电路组成输入级中间级输出级偏置电路992型钢截面只需少量加工即可用作构件省工省时成本低但型钢截面受型钢种类及型钢号限制难于完全与受力所需的面积相对应用料较多组成

▪ 集成运放电路符号
反相输入端
u-
-
同相输入端
u+
+
uo
输出端
1
由于实际电路较复杂 ，因此读图时，应根据电路组成， 把整个电路划分成若干基本单元进行分析。
▪ 集成运放电路组成
采用1~2级共发电路
输入级
中间增益级
输出级
采用改进型 差分放大器
偏置电路 采用电流源
采用射随器或 互补对称放大器
2
型号命名
➢ 双入单端输出
ii T1
+
+
ui1
-
RC RL uo1= uod
-
半电路差模交流通路
VCC
RC
T1
+
RL +-uo
ui1
-
REE
VEE
RC T2
+ ui2 -
与双端输出电路的区别：仅在于对RL的处理上。
R id
u id ii
2Ri1 2rbe
Ro1 dRo1RC
不变 减小
注A意ud1 ： u左uoidd1出（2uＴuo 1i 1 １）A为2u 1 负，12右 出(R（CrbＴ/e/ R２L)）为 正Au，d2 电减压小 增益仅为单管共射电路的一半！对臂输出，极性相反1！2
表示为 u’’i1 = u’’2 = uic
共模输入电压 uic = (ui1 + ui2 ) / 2
▪ 任意信号：均可分解为一对差模信号与一对共模
信号之代数和。
即
ui1 = uic+ uid / 2 ui2 = uic - uid / 2
6
例：ui1=10.02v, ui2=9.98v，求uid, uic

号相反，即
ui
iB1
iB2
Rs
2 hie
输入电压的增量为
ui ui1ui22iB1(Rshie) uo uC1uC2 2hfeRCiB1
第6章 模拟集成电路原理及其应用
由于输出电压取自两管集电极之间，输出端任一端均不 接地，这种输出形式称作双端输出。于是差动放大器双端输出 电压放大倍数为
Auduuoi
图中REE为射极耦合电阻，假设电路完全对称，则两管的 静态工作电流为
IE1
IE2
EE UBE
Rs
1
2REE
通常，［Rs/(1+β)］<< 2REE， 故有
IE1
IE2
EE 0.7 2REE
第6章 模拟集成电路原理及其应用
1) REE
差模信号：输入信号为Δui1=-Δui2, 即两管输入信号大小相 等、相位相反，我们把这样一对信号称为差模输入信号，记 为Δuid。
ui1
ui＋ 2－ ＋
ui 2－
ui2
Rs iB1 hie
hfe iB1
Rs hie
hfe iB2
Rid
iB2
图 6-4 差动放大器增量等效电路
uC1 ＋ RC
uo
RC － uC2
Ro
第6章 模拟集成电路原理及其应用
1) 电压放大倍数Aud 由图6-4不难看出，两管的基极电流增量大小相等、符
第6章 模拟集成电路原理及其应用
6.2 直流信号的放大
1. 级与级之间的直流工作状态互相影响
RB1 RC1
Rs V1
RC2
V2 RE1
＋EC RC3
＋
V3 RE2
Uo －

R2
输入电阻—— ri=R1
u f uo 为保证一定的输入电阻，
当放大倍数大时，需增大
共模电压为零
u u 0 2
R2，而大电阻的精度差，
因此，在放大倍数较大时， 该电路结构不再适用。
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比例运算
• 同向比例运算
i i 0 u u
if Rf
i1 R1
ui
R2
u f uo
uo
(1
4. 最大共模输入电压Uicmax
Uicmax是指集成运放所能承受的最大共模输入电压，超过这 个值，集成运放的共模抑制比将明显下降，甚至造成器件损坏。
5. 差模输入电阻rid
rid是指集成运放两个输入端之间的电阻值。rid越大越好，它 标志集成运放输入端向差模信号源索取信号电流的能力大小。
6. 输出电阻ro
RE5
T9 T11
RC4
第1级：差动放大器 第3级：单管放大器
差动放大器
-UEE
第11页第/共46级9页：互补对称射极跟随器
集成运算放大器的特点
• 为满足运算精度的要求，理想集成运算放大器的 开环电压放大倍数的数值很大。零点漂移小。
• 差模输入电阻很高，一般在105～1011范围，如 果用MOS集成电路，输入级的输入电阻高达 1011以上。
Rf ) R1
if
if Rf
i1 R1
ui
R2
u f uo
ui
R2
u f uo
Auf
uo ui
(1
0 ) 1 Auf
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uo ui
(1
Rf ) 1
加法运算
反向加法
i i 0 u u