第五章集成运算放大器的基础(4)

2019-08-03 15:01

的互补对称电路;由V15、R7、R8组成的UBE扩大电路; 由VD1、VD2、R9、R10组成的过载保护电路。信号从中间级的V13、V16(V17)的集电极加至互补对称电路两管基极, 放大后从⑥端输出。过载保护电路是为防止功放管电流过大造成损坏而设置的。 5.3.2集成运放的主要参数与类型

5.4 集成运算放大器的分析方法及基本运算电路 5.4.1 理想运算放大器及传输特性? 一、理想集成运放

在分析集成运放构成的应用电路时,将集成运放看成理想运算放大器,可以使分析大大简化。理想运算放大器应当满足以下各项条件: 开环差模电压放大倍数 Auo=∞; ? 差模输入电阻 Rid=∞; ? 输出电阻 Ro=0; ? 带宽BW=∞,转换速率SR=∞; ? 共模抑制比 KCMR=∞;

失调电压、 失调电流及它们的温漂均为0; ? 上限频率 fH=∞。 ?

尽管理想运放并不存在, 但由于实际集成运放的技术指标比较理想,在具体分析时将其理想化一般是允许的。这种分析计算所带来的误差一般不大, 只是在需要对运算结果进行误差分析时才予以考虑。本书除特别指出外,均按理想运放对待 .

在分析运放应用电路时,还须了解运放是工作在线性区还是非线

性区,只有这样才能按照不同区域所具有的特点与规律进行分析。 二、集成运放的传输特性 1、传输特性

实际电路中集成运放的传输特性如图6.1所示

+Uomuo非线性区

非线性区-UomO线性区ui2.集成运放的线性应用?

集成运放工作在线性区的必要条件是引入深度负反馈。当集成运放工作在线性区时,具有两个重要特点: 1) Auo→∞,则,u??u?

?

上式说明,同相端和反相端电压几乎相等,所以称为虚假短路,简称“虚短”。?

2)由集成运放的输入电阻Rid→∞,得i??i??0

上式说明,流入集成运放同相端和反相端的电流几乎为零,所以称为虚假断路,简称“虚断”

3.集成运放的非线性应用?

当集成运放工作在开环状态或外接正反馈时,由于集成运放的Auo很大,只要有微小的电压信号输入,集成运放就一定工作在非线性区。其特点是:输出电压只有两种状态,不是正饱和电压+Uom,就是负

饱和电压-Uom。

(1)当同相端电压大于反相端电压,即u+>u-时, uo=+Uom

(2)当反相端电压大于同相端电压,即u+

综上所述,在分析具体的集成运放应用电路时,首先判断集成运放工作在线性区还是非线性区,再运用线性区和非线性区的特点分析电路的工作原理。 5.4.2 基本运算电路?

常见的基本运算电路有比例运算、加法、减法、微积分和乘法运算等。 一、比例运算电路? 1. 反相输入比例运算电路?

如图6.2(a)所示为反相输入比例运算电路

图6.2 反相输入比例运算电路

R2i1uiR1AifRfilRlu-i-u+i+∞-++uoui+R2uoA-ifRf(a)(b)i1?ifi1?uiR1uiR1??,uoRfRfR1R1uiif?0?uoRf??uoRf

Auf??uo??Rf输出电压与输入电压成比例关系,且相位相反。此外,由于反相端和同相端的对地电压都接近于零,所以集成运放输入端的共模输入电压极小,这就是反相输入电路的特点。 当R1=Rf=R时,

uo??RfR1ui??ui

,输入电压与输出电压大小相等,相位

相反,称为反相器。?

R2为平衡电阻,等于R1和Rf的并联。 2.同相输入比例运算电路?

在图6.3(a)中,输入信号ui经过外接电阻R2接到集成运放的同相端,反馈电阻接到其反相端,构成电压串联负反馈。

R2uiR1-iiRfifi+++uoiiR1∞R2ui+-Rfifuo(a)(b)图6.3 同相输入比例运算电路

u??ui,uouiui?u??uoRfR1R1R1?Rf

Auf??1?uo?(1?RfR1)ui

当Rf=0或R1→∞时,如图6.4所示, ,即输出电压与输入电压大小相等,相位相同,该电路称为电压跟随器。

ui-++uo

图6.4电压跟随器 二、加减运算电路 1、加法电路

如图6.5所示。根据“虚断”的概念可得:

i1ui1i2ui2R2R1ifii-++R4Rf…∞uoinuinRn图6.5 加法电路

if?iiii?i1?i2?????in

i1?ui1R1,i2?ui2R2,???,in?ui1R1?uinRnui2R2?????uinRn)uo??R1if??Rf(实现了各信号按比例进行加法运算。

如取R1=R2=…=Rn=Rf?则uo=—(ui1+ui2+…+uin),实现了各输入信号的


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