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1、(4-1),第9章 集成运算放大器,集成电路：电路的全部元件及连线集成在 一块半导体芯片上。,9.1 集成运算放大器简介,输入级 采用双端输入 差放，“-”反相输入端；“+”同相输入端。（ui与uo反相或同相）输入电阻大，Aud大，零漂小，KCMRR 高。,中间级 采用共射放大电路，Au大（可达105）。,输出级 采用互补对称射极跟随器，输出电阻 ro小，输出电压线性范围宽。,(4-2),偏置电路 为前述电路 提供合适的静态工作点。,集成运放的外形、管脚 和符号如图：,圆壳式,双列直插式,图形符号,(4-3),9.1.2 集成运放的几个主要技术指标,技术指标是合理选用和正确使用运放的依据，必须
2、 了解其意义。,开环差模电压放大倍数Aod,一般约105107(100140分贝)；,理想运放Aod。,开环差模输入电阻rid,理想运放 rid。,运放无反馈时的输出电阻，ro约几几十；,开环输出电阻ro,理想运放 ro=0。,(4-4),理想运放KCMRR。,最大输出电压UOPP,输出不失真时的最大输出电压，约小于电源电压US。,如：F007的US=15V，UOPP=13V。,*其他参数：输入失调电压UIO、输入失调电流IIO、输入偏置电流IIB、共模输入电压范围UICM等 见教材P196介绍。,一般100dB；,*分析运放时，一般将其看成理想运放；产生的误差很小。,运放的特点：Aod很大：
3、约105 107，ri大：约106 108，ro小：约几几十；KCMRR很大：100dB。,(4-5),9.2 理想运算放大器,1.理想运放的条件：,Aodridro=0KCMRR,可分外为线性区和饱和区,饱和区：uo=UOM-接近US,(4-6),3.理想运放工作于线性放大区的特点,两条重要的分析依据：,Ii+=Ii-=0 称“虚断路”，（实际未断路）。,ri=Ii+=Ii-=0,u+=u-称“虚短路”，（实际未短路）。,若u+接地，即u+=0；则u-=0，u-称“虚地”。（实际未接地）,4.理想运放工作于饱和区的特点,u+u-时，uo=+UOM；u+u-时，uo=-UOM。,运放工作于饱和
4、区：uo Auo(ui+-ui-)，,(4-7),9.3 放大电路中的负反馈,9.3.1 反馈的基本概念,反馈：将放大电路的输出(电压或电流)的一部分或 全部引回到输入端，与输入信号迭加。,A框 基本放大电路或运放，A=xo/xd 为放大电路或运放的开环放大倍数。,F框 反馈电路，一般为电阻网络或RC网络；F=xf/xo 为反馈网络的反馈系数。,xi 输入信号，xo 输出信号，xf 反馈信号。,(4-8),“”比较环节，将xi与xf比较，得出净输入：xd=xi xf。,xf=0，xd=xi；称开环系统。,xf 0，xd=xixf；称闭环系统。,xo=A xd=A(xi-x f),可得：Axi=
5、(1+AF)xo,=A(xi-Fxo)=Axi-AF xo,1+AF 称反馈电路的反馈深度。,若1+AF1 Af A，称负反馈；（放大器）,若1+AF1 Af A，称正反馈。（振荡器）,(4-9),9.3.2 反馈的类型及判别方法,1.负反馈与正反馈的判别,瞬时极性法：设接地点“”电位为0，某一瞬时电路某点的电位高 于“0”为正（表为“+”），低于“0”为负（表为“-”）。,xf 使xd 减小为负反馈；xf 使xd 增大为正反馈。,ud=ui-uf xf使xd减小为负反馈,ud=ui-uf xf使xd增加为正反馈,(4-10),2.反馈类型的判别,分类：根据反馈所取输出信号不同，分为电压反馈、
6、电流反馈。,判别：将负载电阻RL短接，xf 仍然存在为电流反馈；否则为电压反馈。,xf 与 xi 接在同一端为并联反馈，接在不同端为串联反馈。,故反馈共有四种类型：电压串联、电压并联、电流串联、电流并联。,根据反馈与输入信号比较方式不同，分为串联反馈、并联反馈。,(4-11),短接RL，xf=0，电压反馈。,uf与ui接在不同端，串联反馈。,为电压串联负反馈。,电压串联负反馈,xf 取自输出电压，与输入电压串联比较。,ud=(ui uf),uf 使ud 减小，为负反馈。,(4-12),电压并联负反馈,xf 取自输出电压，与输入电流并联比较。,id=(ii-if),if 使id 减小，为负反馈。
7、,短接RL，xf=0，电压反馈。,if 与 ii 接在同一端，并联反馈。,为电压并联负反馈。,(4-13),电流串联负反馈,xf 取自输出电流，与输入电压串联比较。,ud=(ui uf),uf 使ud 减小，为负反馈。,短接RL，xf 仍存在；电流反馈。,uf 与 ui 接在不同端，串联反馈。,为电流串联负反馈。,(4-14),电流并联负反馈,xf 取自输出电流，与输入电流并联比较。,id=(ii-if),if 使id 减小，为负反馈。,短接RL，xf 仍存在；电流反馈。,if 与 ii 接在同一端，并联反馈。,为电流并联负反馈。,(4-15),*总结：反馈直接从输出端引出 电压反馈，从RL近
8、地端 引出 电流反馈。,xi 与 xf 加在两个输入端 串联反馈，加在同一 输入端 并联反馈。,xf 使 xd 减小为负反馈，使 xd 增大为正反馈。,(4-16),闭环放大倍数的相对变化量，是开环的 1/(1+AF)，稳定性提高。深度负反馈时Af 1/F；Af非常稳定。,2.减小非线性失真,负反馈可减小非线性失真，过程见教材P202图9.10。,注意：不能完全消除失真。,9.3.4 负反馈对放大电路性能的改善,(4-17),电流负反馈：rof=(1+AF)ro()，变差；稳定电流。,电压负反馈：rof=ro/(1+AF)()，改善；稳定电压。,并联负反馈：rif=ri/(1+AF)()，变差
9、。,串联负反馈：rif=(1+AF)ri()，改善。,设开环的下限频率为fL，上限频率为fH；BW=fH-fL,3.展宽通频带,通常 fHf fLf，BWf fHf；,fH fL，BW fH；,闭环的 BWf=(1+AF)BW，展宽(1+AF)倍。,(4-18),9.4 运放在信号运算方面的应用,运放的开环Aod很大，必须采用负反馈才能在线性区 稳定工作。无反馈：开环状态；有反馈：闭环状态。,线性区的运放：“虚断”Ii+=Ii-=0；“虚短”u+=u-。,9.4.1 比例运算电路,ui从反相端输入，u-=u+=0,闭环电压放大倍数,Auf 只与Rf、R1有关，负号表示uo与ui反相。,(4-1
10、9),Rf=R1时 Auf=-1，uo=-ui；称反相器。,R2=R1Rf，使输入端对地静态电阻相等。,ui从同相端输入，u-=u+=ui,Auf只与Rf、R1有关；正值表示uo与ui同相。,R1=(断开)或Rf=0时Auf=1，uo=ui 为电压跟随器,(4-20),9.4.2 求和运算电路,u-=u+=0,R1=R2=Rf 时：uo=-(ui1+ui2)为反相求和。,平衡电阻RP=R1R2Rf。,(4-21),2.同相求和运算电路,Ii+=0 i1+i2=i3：,令RP=R1R2R3,由u+=u-及,若Rp=R/Rf且R1=R2=Rf 则：uo=ui1+ui2 为同相求和。,(4-22),
11、3.减法运算（差分输入电路）,ui2=0时,由叠加定理：,ui1=0时,R1=R2且Rf=R3时：,R1=Rf：uo=ui2-ui1。可进行减法运算。,(4-23),9.4.3 积分运算,u-=u+=0，,uo=-uc,uo为ui 的积分,R1Cf 称积分时间常数。,负号表示uo与ui反相，,(4-24),9.4.4 微分运算,ui=uc,uo=-Rf if=-Rf ii,uo为ui 的微分,负号表示uo与ui反相；,RfC1 称微分时间常数。,(4-25),双运放的加减运算电路,(4-26),习题：P214 9.1 什么是理想运放P214 9.2 理想运放有什么特性P214 9.4 负反馈有哪几种类型(6)P214 9.5 反相比例电路计算P214 9.9 加、减法电路计算(7),
