电子技术基础与技能3.pptx
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1、理解反馈的概念,了解负反馈应用于放大器中的类型;理解反馈的概念,了解负反馈应用于放大器中的类型;了解集成运放电路结构及抑制零点漂移的方法,理解差模与共模、共模抑制了解集成运放电路结构及抑制零点漂移的方法,理解差模与共模、共模抑制比的概念;比的概念;掌握集成运放的符号及器件的引脚功能;掌握集成运放的符号及器件的引脚功能;了解集成运放的主要参数、理想集成运放的特点;了解集成运放的主要参数、理想集成运放的特点;能识读由理想集成运放构成的常用电路(反相输入、同相输入、差分输入运能识读由理想集成运放构成的常用电路(反相输入、同相输入、差分输入运放电路和加法、减法运算电路),会估算输出电压值;放电路和加法
2、、减法运算电路),会估算输出电压值;了解集成运放的使用常识,会根据要求正确选用元器件;了解集成运放的使用常识,会根据要求正确选用元器件;会安装和使用集成运放组成的应用电路。会安装和使用集成运放组成的应用电路。3.1.13.1.1放大器中的负反馈放大器中的负反馈反馈放大器的一般形式反馈放大器的一般形式反馈系数反馈系数 开环放大倍数开环放大倍数 闭环放大倍数闭环放大倍数 一、反馈放大器的组成一、反馈放大器的组成 反馈放大器的一般形式如图所示。反馈放大器的一般形式如图所示。3.1.1 3.1.1 放大器中的负反馈放大器中的负反馈二、反馈类型二、反馈类型 1.1.直流反馈和交流反馈直流反馈和交流反馈
3、根据反馈量是直流量还是交流量,可将反馈分为直流反馈和交流反馈。根据反馈量是直流量还是交流量,可将反馈分为直流反馈和交流反馈。若将直流量反馈到输入端,称为直流反馈。直流反馈多用于稳定静态若将直流量反馈到输入端,称为直流反馈。直流反馈多用于稳定静态工作点。工作点。若将交流量反馈到输入端,称为交流反馈。交流反馈多用于改善放大若将交流量反馈到输入端,称为交流反馈。交流反馈多用于改善放大器的动态性能。器的动态性能。2.2.正反馈和负反馈正反馈和负反馈 根据反馈的效果可以区分反馈的极性。根据反馈的效果可以区分反馈的极性。当输入量不变时,引入反馈后使净输入量增加,放大倍数增加的反馈称当输入量不变时,引入反馈
4、后使净输入量增加,放大倍数增加的反馈称为正反馈。正反馈多用于振荡电路和脉冲电路。为正反馈。正反馈多用于振荡电路和脉冲电路。当输入量不变时,引入反馈后使净输入量减小,导致电路放大倍数减小的反当输入量不变时,引入反馈后使净输入量减小,导致电路放大倍数减小的反馈称为负反馈。负反馈多用于改善放大器的性能。馈称为负反馈。负反馈多用于改善放大器的性能。3.1.1 3.1.1 放大器中的负反馈放大器中的负反馈三、负反馈放大器的四种组态三、负反馈放大器的四种组态 放大器引入交流负反馈后,称为负反馈放大器。在负反馈放大器中,根放大器引入交流负反馈后,称为负反馈放大器。在负反馈放大器中,根据反馈网络与放大器输出端
5、连接方式的不同,可分为电压和电流反馈,当反据反馈网络与放大器输出端连接方式的不同,可分为电压和电流反馈,当反馈量取自输出电压时称为电压反馈,取自输出电流时称为电流反馈;根据反馈量取自输出电压时称为电压反馈,取自输出电流时称为电流反馈;根据反馈网络与放大器输入端连接方式不同,可分为串联和并联反馈,当反馈量与馈网络与放大器输入端连接方式不同,可分为串联和并联反馈,当反馈量与输入量以电压方式相叠加时称为串联反馈,以电流方式相叠加时称为并联反输入量以电压方式相叠加时称为串联反馈,以电流方式相叠加时称为并联反馈。馈。这样,交流负反馈放大器有四种组态,这样,交流负反馈放大器有四种组态,即电压串联、电压并联
6、、电流串即电压串联、电压并联、电流串联、电流并联联、电流并联,不同组态的负反馈对放大器输入、输出电阻的影响也不一样。,不同组态的负反馈对放大器输入、输出电阻的影响也不一样。3.1.2 3.1.2 集成运放的符号及引脚功能集成运放的符号及引脚功能 一、图形符号一、图形符号 图形符号如图所示。图形符号如图所示。表示运放表示运放表示开环增益极高表示开环增益极高 3.1.2 3.1.2 集成运放的符号及引脚功能集成运放的符号及引脚功能 二、引脚功能二、引脚功能 在实际应用中,集成运放除了输入和输出端,还有电源端,有些运在实际应用中,集成运放除了输入和输出端,还有电源端,有些运放还有调零和相位补偿端。实
7、物及引脚排列如图所示。放还有调零和相位补偿端。实物及引脚排列如图所示。3.1.3 3.1.3 集成运放的组成和主要参数集成运放的组成和主要参数 一、集成运放的组成框图一、集成运放的组成框图集成运放由四部分组成,包括输入级、中间级、输出级以及偏置集成运放由四部分组成,包括输入级、中间级、输出级以及偏置电路。如图所示。电路。如图所示。3.1.3 3.1.3 集成运放组成和主要参数集成运放组成和主要参数 一、集成运放的组成框图一、集成运放的组成框图 1.1.输入级输入级 由于集成运放是采用高增益多级直接耦合的放大电路,由于集成运放是采用高增益多级直接耦合的放大电路,前级放大电路产前级放大电路产生的零
8、点漂移会被逐级放大,在末级输出端形成大的漂移电压,严重时甚至生的零点漂移会被逐级放大,在末级输出端形成大的漂移电压,严重时甚至淹没信号电压,使放大电路无法正常工作。因此解决零点漂移成为集成运放淹没信号电压,使放大电路无法正常工作。因此解决零点漂移成为集成运放的首要任务,为此运放输入级都采用差分放大电路。的首要任务,为此运放输入级都采用差分放大电路。2.2.中间级中间级中间级的作用是提供高的放大倍数,通常由一或两级有源负载放大电路中间级的作用是提供高的放大倍数,通常由一或两级有源负载放大电路构成。构成。3.1.3 3.1.3 集成运放组成和主要参数集成运放组成和主要参数 一、集成运放的组成框图一
9、、集成运放的组成框图 3.3.输出级输出级集成运放的输出级一般由互补对称电路或准互补对称电路构成,以提高集成运放的输出级一般由互补对称电路或准互补对称电路构成,以提高运放的输出功率和带负载能力。运放的输出功率和带负载能力。4.4.偏置电路偏置电路为各级提供稳定的静态工作电流,确保静态工作点的稳定。为各级提供稳定的静态工作电流,确保静态工作点的稳定。二、二、集成运放的主要参数集成运放的主要参数 3.1.3 3.1.3 集成运放组成和主要参数集成运放组成和主要参数 1.1.开环差模增益开环差模增益 指集成运放本身的差模增益,即指集成运放本身的差模增益,即 。它体现了集成运放的电。它体现了集成运放的
10、电压放大能力,一般在压放大能力,一般在 之间。之间。2.2.开环共模增益开环共模增益 指集成运放本身的共模增益,它反映集成运放抗温漂、抗共模干扰的能指集成运放本身的共模增益,它反映集成运放抗温漂、抗共模干扰的能力,优质的集成运放力,优质的集成运放 应接近于零。应接近于零。3.3.共模抑制比共模抑制比 用来综合衡量集成运放的放大能力和抗温漂、抗共模干扰的能力,一般用来综合衡量集成运放的放大能力和抗温漂、抗共模干扰的能力,一般应大于应大于80dB80dB。4.4.差模输入电阻差模输入电阻 指差模信号作用下集成运放的输入电阻。指差模信号作用下集成运放的输入电阻。5.5.输入失调电压输入失调电压 指为
11、使输出电压为零,在输入级所加的补偿电压值。指为使输出电压为零,在输入级所加的补偿电压值。6.6.失调电压温度系数失调电压温度系数 指温度变化指温度变化 时所产生的失调电压变化时所产生的失调电压变化 的大小,它直接影响集的大小,它直接影响集成运放的精确度,一般为几十微伏成运放的精确度,一般为几十微伏/度。度。7.7.转换速率转换速率 衡量集成运放对高速变化信号的适应能力,一般为几伏衡量集成运放对高速变化信号的适应能力,一般为几伏/微秒。微秒。3.1.4 3.1.4 集成运放的理想特性集成运放的理想特性一、理想运放的概念一、理想运放的概念 (1)(1)开环差模放大倍数趋于无穷大开环差模放大倍数趋于
12、无穷大 它将可以放大几乎所有的输入信它将可以放大几乎所有的输入信号。号。(2)(2)两输入端之间的输入电阻趋于无穷大两输入端之间的输入电阻趋于无穷大 具有这样的输入阻抗,运具有这样的输入阻抗,运放就不消耗信号源的能量。放就不消耗信号源的能量。(3)(3)输出电阻为零输出电阻为零 这时,运放就可以接任何负载。这时,运放就可以接任何负载。(4)(4)共模抑制比趋于无穷大共模抑制比趋于无穷大。(5)(5)漂移为零漂移为零。二、理想运放特点二、理想运放特点 3.1.4 3.1.4 集成运放的理想特性集成运放的理想特性工作在线性放大状态的理想运放工作在线性放大状态的理想运放具有两个重要特点具有两个重要特
13、点:1.1.虚短:两输入端电位相等,即虚短:两输入端电位相等,即 对于理想运放,由于对于理想运放,由于 ,而输出而输出电压电压 为有限值,则有差模输入电压为有限值,则有差模输入电压 相当于两输入端短路,但又不是真正的相当于两输入端短路,但又不是真正的短路,短路,故称为故称为“虚短虚短”。如图所示。如图所示。2.2.虚断:净输入端电流等于零,即虚断:净输入端电流等于零,即 理想运放的差模输入电阻理想运放的差模输入电阻 ,流经运流经运放两输入端的电流放两输入端的电流 相当于两输入端断开,但又不是真正的断开,相当于两输入端断开,但又不是真正的断开,故称为故称为“虚断虚断”。如图所示。如图所示。3.1
14、.5 3.1.5 集成运放的基本运用集成运放的基本运用一、反相输入放大器一、反相输入放大器反相输入放大器是将输入信号反相输入放大器是将输入信号 加到运放的反相输入端。加到运放的反相输入端。如图所示。如图所示。根据理想运放的根据理想运放的 ,有,有则输出电压为则输出电压为 反相放大器的电压放大反相放大器的电压放大倍数为倍数为 二、同相输入放大器二、同相输入放大器3.1.5 3.1.5 集成运放的基本运用集成运放的基本运用同相输入放大器是将输入信号同相输入放大器是将输入信号 是通过是通过 加到运放的同相输入端。加到运放的同相输入端。利用理想运放利用理想运放“虚断虚断”与与“虚短虚短”的概念,那么,
15、同相放大器中的概念,那么,同相放大器中由于由于 ,则,则 ,即,即输出电压为输出电压为同相放大器的电压放大倍数为同相放大器的电压放大倍数为三、差分输入放大器三、差分输入放大器3.1.5 3.1.5 集成运放的基本运用集成运放的基本运用 差分输入放大器有两个输入信号差分输入放大器有两个输入信号 和和 ,通过通过 加到运放加到运放的反相输入端。如图所示。的反相输入端。如图所示。当当 单独作用时,单独作用时,电路为反相输入方式,输出电压为,电路为反相输入方式,输出电压为 当当 单独作用时,单独作用时,电路为同相输入方式,电路为同相输入方式,输出电压为输出电压为01=Iu 差分输入放大器可以实现减法运
16、算。当图差分输入放大器可以实现减法运算。当图中中 时,输出电压为时,输出电压为 3.1.6 3.1.6 集成运放的使用常识集成运放的使用常识一、集成运放的调零一、集成运放的调零 集成运放调零的作用,是保证运放实现零输入时的零输出。当选用的集成运放调零的作用,是保证运放实现零输入时的零输出。当选用的运放有调零端,应查阅集成电路手册,按接线图正确接上调零电位器进行运放有调零端,应查阅集成电路手册,按接线图正确接上调零电位器进行调零。集成运放实物如图所示。调零。集成运放实物如图所示。集成运放实物集成运放实物3.1.6 3.1.6 集成运放的使用常识集成运放的使用常识二、集成运放的保护二、集成运放的保
17、护 1.1.输入保护输入保护 为了防止由于集为了防止由于集成运放输入电压过高而引起的运放损成运放输入电压过高而引起的运放损坏,输入保护电路在运放输入端加限坏,输入保护电路在运放输入端加限幅保护,图中所示的是反相输入保护幅保护,图中所示的是反相输入保护电路。由图可知,两个二极管电路。由图可知,两个二极管VDVD1 1、VDVD2 2和电阻和电阻 构成了限幅电路,这样,构成了限幅电路,这样,运放的输入电压的幅度被限制在二极运放的输入电压的幅度被限制在二极管的正向导通压降,有效地防止了差管的正向导通压降,有效地防止了差模信号过大的现象出现。模信号过大的现象出现。2.2.输出保护输出保护 为了防止输出
18、端可能接到外部过高的电压上而造成的运为了防止输出端可能接到外部过高的电压上而造成的运放损坏,可在输出端接入双向稳压管,如图所示。放损坏,可在输出端接入双向稳压管,如图所示。3.3.电源端反接保护电源端反接保护 图示是利用二极管的单图示是利用二极管的单向导电性构成的电源端保护电路。一旦电源接反,向导电性构成的电源端保护电路。一旦电源接反,二极管二极管VDVD1 1、VDVD2 2反向截止,切断电源,而电源极性反向截止,切断电源,而电源极性连接正确时二极管因正偏,从而保护集成运放不受连接正确时二极管因正偏,从而保护集成运放不受损坏。损坏。了解低频功率放大器的基本要求和分类;了解低频功率放大器的基本
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