了解集成運算放大器的一般概況;掌握集成運算放大器在線性和非線性應(yīng)用方面的基本電路工作原理及分析方法;了解正弦波振蕩器的電路特點、其振條件、起振過程及穩(wěn)幅等概念。
1.集成運算放大器簡介，要求達到“領(lǐng)會”層次。
2.集成運算放大器的線性應(yīng)用電路，要求達到“綜合應(yīng)用”層次。
3.集成運算放大器的非線性應(yīng)用，要求達到“簡單應(yīng)用”層次。
4.正弦波振蕩器電路，要求達到“領(lǐng)會”層次。
重點：線性應(yīng)用中各種基本運算電路的分析、非線性應(yīng)用中電壓比較器的分析。
難點：電壓比較器和正弦波振蕩電路。
1. 集成運放的電路構(gòu)成及特點
集成運算放大器是一個高增益直接耦合放大電路，它的方框圖如圖1所示。
圖1 運算放大器方框圖
(1)輸入級 使用高性能的差分放大電路，必須對共模信號有很強的抑制力，采用雙端輸入、雙端輸出的形式。
(2)中間放大級 提供高開環(huán)放大倍數(shù)，以保證運放的運算精度。一般由共發(fā)射極組成多級耦合放大電路。
(3)輸出級 由PNP和NPN兩種極性的三極管或復(fù)合管組成，提供大的輸出電壓或電流。
(4)偏置電流源 提供穩(wěn)定的偏置電流，以穩(wěn)定工作點。一般由各種恒流源電路組成。
2. 運算放大器的主要技術(shù)指標
(1)輸入失調(diào)電壓Uio ：輸入電壓為零時，將輸出電壓除以電壓增益，即為折算到輸入端的失調(diào)電壓。Uio是表征運放內(nèi)部電路對稱性的指標。
(2)輸入失調(diào)電流Iio：在輸入信號為零時，放大器兩個輸入端的靜態(tài)基極電流差，用于表征差分級輸入電流不對稱的程度。
(3)輸入偏置電流IiB：運放兩個輸入端靜態(tài)偏置電流的平均值，即
(4)開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)Au0 ：運放在無外加反饋條件下，輸出電壓與輸入電壓的變化量之比。即 。
(5)最大輸出電壓 Uopp：輸出不失真時的最大輸出電壓值。
(6)最大共模輸入電壓UiCM ：在保證運放正常工作條件下，共模輸入電壓的允許范圍。共模電壓超過此值時，輸入差分對管出現(xiàn)飽和，放大器失去共模抑制能力。
(7)共模抑制比KCMR ：差模電壓放大倍數(shù)與開環(huán)共模電壓放大倍數(shù)絕對值之比，常用分貝數(shù)來表示。
3. 理想集成運放極其分析特點
(1) 集成運放理想化條件
滿足下列參數(shù)指標的運算放大器可以視為理想運算放大器。
① 開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)Au0=∞，實際上Au0≥80dB即可。
② . 差模輸入電阻rid=∞，實際上rid比輸入端外電路的電阻大2～3個量級即可。
③ 開環(huán)輸出電阻ro=0，實際上ro比輸入端外電路的電阻小2～3個量級即可。
④ 共模抑制比Kcm=∞ 。
理想運放在電路中的圖形符號如圖2所示。同相輸入端(該端輸入信號變化的極性與輸出端相同)u+(或up);反相輸入端(該端輸入信號變化的極性與輸出端相異)u-( 或uN) 表示。在圖符中的輸入端分別用符號"+"和"-"標明。輸出端uo。
圖 2 集成運放的符號
(2) 理想運放工作在線性區(qū)的特點
為了保證線性運用，運算放大器必須在閉環(huán)下工作。
●虛地
“虛地”是指在分析運算放大器處于線性狀態(tài)時，工作在反相輸入狀態(tài)下，反相輸入端的電位為零，這一特性稱為虛假接地，簡稱虛地。
●虛短
“虛短”是指在分析運算放大器處于線性狀態(tài)時，可把兩輸入端視為等電位，這一特性稱為虛假短路，簡稱虛短。但不能將兩輸入端真正短路。
●虛斷
"虛斷"是指在分析運放處于線性狀態(tài)時，可以把兩輸入端視為等效開路，這一特性稱為虛假開路，簡稱虛斷。顯然不能將兩輸入端真正斷路。
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