集成運算放大電路

1、第四章 集成運算放大電路教學(xué)要求：了解電流源的特性；了解集成運放的性能指標(biāo)。具有根據(jù)需要合理選用集成運放電路的初步能力前1、2個屬于知識方面的要求最后1個屬于能力方面的要求教學(xué)重點、難點分析：教學(xué)重點是集成運放的主要參數(shù)。教學(xué)難點是各類電流源電路的分析計算。教具：PPT 黑板教學(xué)過程：（一）：復(fù)習(xí)提問，引入新課：多極放大器具有哪些耦合方式？各方式具有的特點為何？多極放大器的電壓放大倍數(shù)，輸入電阻，輸出電阻怎么求？ 提問3-4位學(xué)生回答（二）：新課教學(xué)：一：集成運放的特點1直接耦合方式，充分利用管子性能良好的一致性采用差分放大電路和電流源電路。2用復(fù)雜電路實現(xiàn)高性能的放大電路，因為電路的復(fù)雜化并

2、不帶來工藝的復(fù)雜性。3用有源元件替代無源元件，如用晶體管取代難于制作的大電阻。4采用復(fù)合管。 利用課件進行講解，然后總結(jié)歸納。二、集成運放電路的組成PPT演示此圖四個部分的作用：偏置電路：為各級放大電路設(shè)置合適的靜態(tài)工作點。采用電流源電路。輸入級：前置級，多采用差分放大電路。要求Ri大，Ad大， Ac小，輸入端耐壓高。中間級：主放大級，多采用共射放大電路。要求有足夠的放大能力。輸出級：功率級，多采用準互補輸出級（P169）。要求Ro小，最大不失真輸出電壓盡可能大。功放在后面會再講到三、集成運放的電壓傳輸特性 利用課件進行講解，在圖上標(biāo)出線形區(qū)和非線性區(qū)在線性區(qū)： ； 是開環(huán)差模放大倍數(shù)。在非線

3、性區(qū)：舉P188例，讓學(xué)生加深這個概念的感性認識：當(dāng)時，電路工作在線形區(qū)，；當(dāng)時，電路工作在非線形區(qū)，。學(xué)生自己做P188的思考題四集成運放中的電流源1鏡像電流源在電流源電路中充分利用集成運放中晶體管性能的一致性。T0 和 T1 特性完全相同。 稱為基準電流，為輸出電流。在此電路中存在著反饋：該電流源有一定的溫度補償作用2. 比例電流源改變了的關(guān)系，使二者成比例關(guān)系。與是電流負反饋電阻，與鏡像電流源比較，比例電流源輸出電流具有更高的溫度穩(wěn)定性。3微電流源要求提供很小的靜態(tài)電流，又不能用大電阻。為超越方程(等號兩邊至少有一個含有未知數(shù)的初等超越函數(shù)式的方程。具有未知量的對數(shù)函數(shù)、指數(shù)函數(shù)、三角函

4、數(shù)、反三角函數(shù)等的方程)。4. 多路電流源基于比例電流源的多路電流源當(dāng)確定后，各級只要選擇合適電阻，就可以得到所需電流。多集電極管構(gòu)成的多路電流源，當(dāng)基極電流一定時，集電極電流之比等于它們的集電區(qū)面積之比。這是橫向的PNP管，橫向是制作工藝的問題MOS管多路電流源，它們的開啟電壓等參數(shù)相等，在各級相等時，它們的漏極電流正比于溝道的寬長比。五、集成運放的電路分析及其性能指標(biāo)1讀圖方法（1）了解用途：了解要分析的電路的應(yīng)用場合、用途和技術(shù)指標(biāo)。（2）化整為零：將整個電路圖分為各自具有一定功能的基本電路。（3）分析功能：定性分析每一部分電路的基本功能和性能。（4）統(tǒng)觀整體：電路相互連接關(guān)系以及連接后

5、電路實現(xiàn)的功能和性能。（5）定量計算：必要時可估算或利用計算機計算電路的主要參數(shù)。2.舉例P197: F0073.集成運放的主要性能指標(biāo)重點介紹指標(biāo)參數(shù)含義F007典型值理想值開環(huán)差模增益集成運放無外加反饋時的差模放大倍數(shù)106dB差模輸入電阻集成運放對輸入差模信號的輸入電阻>2M共模抑制比常用分貝表示（）90dB輸入失調(diào)電壓使為0時在輸入端所加的補償電壓，若運放工作在線性區(qū)，則，此值愈小，則電路參數(shù)對稱性越好<2mV0的溫漂此值愈小，則電路溫飄越小幾V/0輸入失調(diào)電流反映輸入級差放管輸入電流的不對稱程度20nA 0的溫漂此值愈小，則運放質(zhì)量越好幾nA/0輸入偏置電流輸入級差放管的

6、基極（柵極）偏置電流的平均值，此值越小信號源內(nèi)阻對集成運放靜態(tài)工作點的影響也就越小，通常越小，往往也就越小最大共模輸入電壓超過此值不能正常放大差模信號±13V最大差模輸入電壓超過此值輸入級放大管擊穿（當(dāng)差模信號大到一定程度時，輸入級至少一個PN結(jié)承受反向電壓，此值為不至于使PN結(jié)反向擊穿所允許的最大差模輸入電壓）±30V（使用橫向PNP管可達±30V，NPN型的只有幾伏）-3dB帶寬使下降3dB（0.707倍）時的信號頻率。引入負反饋后，可展寬頻帶，提高此值7Hz單位增益帶寬使下降到0dB（即，失去電壓放大能力）時的信號頻率，與晶體管的特征頻率相似對于元器件而言，

7、特征頻率是指其主要功能下降到不好使用時的一種截止頻率。如，對于用作為放大的有源器件雙極型晶體管以及場效應(yīng)晶體管而言，特征頻率就是指其電流放大系數(shù)下降到1時的頻率，這是共發(fā)射極組態(tài)作為放大使用的截止頻率。對于用作為檢波、開關(guān)等的無源二極管而言，其特征頻率就是指其阻抗下降到很小、不能吸收信號功率時的頻率，這時的截止頻率也就是其特征頻率。轉(zhuǎn)換速率在大信號作用下輸出電壓在單位時間變化量的最大值，表示集成運放對信號變化速度的適應(yīng)能力，是衡量運放在大幅值信號作用時工作速度的參數(shù)，當(dāng)輸入信號變化斜率的絕對值小于SR時，輸出電壓才能按線性規(guī)律變化，信號幅值愈大、頻率愈高，要求集成運放的SR也就愈大。0.5V/

8、S六、保護措施用PPT給學(xué)生們看這幾個保護電路的圖集成運放在使用中常因以下三種原因被損壞：輸入信號過大，使PN結(jié)擊穿；電源電壓極性接反或過高；輸出端直接接“地”或接電源，運放將因輸出級功耗過大而損壞。因此，使用時應(yīng)進行保護。1 輸入保護：輸入電壓過大時保護集成運放 在輸入端加入兩個反向并聯(lián)的二極管，將輸入電壓限制在二極管的正向壓降以內(nèi)2 輸出保護防止輸出電壓過大，損壞集成運放 兩個穩(wěn)壓管方向串聯(lián)，將輸出電壓限制在穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值的范圍內(nèi)3電源端保護防止正負電源接反用二極管保護（三）：課堂提問：1 集成運放由幾部分構(gòu)成？2 各部分的功能及要求為何？3 線性區(qū)在電壓傳輸特性曲線上在何處？提問3-4位

9、學(xué)生（四）：課堂小結(jié)：集成運算放大器是一種多級直接耦合的高電壓放大倍數(shù)的集成放大電路，具有輸入電阻高、輸出電阻小的特點。內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由輸入級、中間級、輸出級以及偏置電路組成。輸入級一般采用可以抑制零點漂移的差動放大電路；中間級采用共射極電路以獲得較高的電壓放大倍數(shù)；輸出級采用互補對稱的射級跟隨器以提高帶負載能力；偏置電路供給各級合理的偏置電流。（五）布置作業(yè)： P213： 自測題 一、二（六）：板書設(shè)計：集成運算放大器一、集成運放的特點：1直接耦合2電路復(fù)雜，放大性能高3用有源元件替代無源元件4采用復(fù)合管。二、集成運放電路的組成1偏置電路：為各級放大電路設(shè)置合適的靜態(tài)工作點。采用電流源電路。2

10、輸入級：前置級，多采用差分放大電路。要求Ri大，Ad大， Ac小，輸入端耐壓高。3中間級：主放大級，多采用共射放大電路。要求有足夠的放大能力。4輸出級：功率級，多采用準互補輸出級（P169）。要求Ro小，最大不失真輸出電壓盡可能大。PPT演示組成框圖三、集成運放的電壓傳輸特性在線性區(qū)： ； 是開環(huán)差模放大倍數(shù)。在非線性區(qū)：PPT演示電壓傳輸特性曲線四集成運放中的電流源1鏡像電流源3微電流源2. 比例電流源4. 多路電流源PPT演示各種電流源五、集成運放的電路分析及其性能指標(biāo)1 讀圖方法（1）了解用途：了解要分析的電路的應(yīng)用場合、用途和技術(shù)指標(biāo)。（2）化整為零：將整個電路圖分為各自具有一定功能的基本電路。（3）分析功能：定性分析每一部分電路的基本功能和性能。（4）統(tǒng)觀整體：電路相互連接關(guān)系以及連接后電路實現(xiàn)的功能和性能。（5）定量計