集成運算放大器教案

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上第五章 集成運算放大器第一節(jié) 直流放大器教學目的：1、了解直流放大器的概念。 2、掌握直流放大器存在的問題。3、掌握解決直流放大器零點漂移的問題。 4、掌握差動放大器的工作原理。教學重點：1、直流放大器存在的問題。 2、差動放大器抑制零漂的工作原理。教學難點：1、差動放大器抑制零漂的工作原理。教學方法與手段：1、教師講授與學生練習相結合。 2、板書與多媒體課件相結合。課時計劃：3課時一、 集成運算放大器集成運算放大器高增益的直接耦合的集成的多級放大器。集成電路的工藝特點：（1）元器件具有良好的一致性和同向偏差，因而特別有利于實現需要對稱結構的電路。（2）集成電路的芯片

2、面積小，集成度高，所以功耗很小，在毫瓦以下。（3）不易制造大電阻。需要大電阻時，往往使用有源負載。（4）只能制作幾十pF以下的小電容。因此，集成放大器都采用直接耦合方式。如需大電容，只有外接。（5）不能制造電感，如需電感，也只能外接。直流放大器：用來放大緩慢變化的信號或某個直流量的變化的放大電路，稱為直流放大器。二、 流放大器存在的兩個問題1、 前后級靜態(tài)工作點相互影響的問題。解決的方法是：在后級發(fā)射極加電阻、在后級發(fā)射極加二極管、用PNP型管與NPN型管互補構成。2、 存在零點漂移。零點漂移：輸入ui=0時，輸出有緩慢變化的電壓產生。產生零漂的原因：由溫度變化引起的。當溫度變化使第一級放大器

3、的靜態(tài)工作點發(fā)生微小變化時，這種變化量會被后面的電路逐級放大，最終在輸出端產生較大的電壓漂移。因而零點漂移也叫溫漂。零漂的衡量方法：將輸出漂移電壓按電壓增益折算到輸入端計算。3. 減小零漂的措施用非線性元件進行溫度補償采用差動放大電路三、 差動放大器一).結構: 對稱性結構即：12 UBE1=UBE2= UBE rbe1= rbe2= rbeRC1=RC2= RC Rb1=Rb2= Rb1. 差動放大電路一般有兩個輸入端： 雙端輸入從兩輸入端同時加信號。 單端輸入僅從一個輸入端對地加信號。 2. 差動放大電路可以有兩個輸出端。 雙端輸出從C1 和C2輸出。 單端輸出從C1或C2 對地輸出。3.

4、 差模信號與共模信號差模信號：uid=ui1-ui2共模信號：uic=1/2(ui1+ui2)差模電壓增益：Aud=Uod/Uid共模電壓增益：Auc=Uoc/Uic總輸出電壓：uo=uod+uoc=Auduid+Aucuic4. 共模抑制比 KCMR=Aud/Auc二）.差動放大電路的基本工作原理1、 靜態(tài)時UI1UI2 UO02、 抑制零漂的原理當ui1 = ui2 = 0 時，UC1 = UC2Uo= UC1 - UC2 = 0當溫度變化時：設T ic1 , ic2 uc1 , uc2 uo= uc1 - uc2 = 03.電路的動態(tài)分析(1)加入差模信號ui1=-ui2 =uid/2，

5、uic=0。若ui1 ,ui2 ib1 ,ib2 ie1 ,ie2 IRe不變 UE不變所以，Re對差模信號相當于短路。求差模電壓放大倍數：差模輸入電阻輸出電阻(2)加入共模信號共模電壓放大倍數本課小結：1、直流放大器存在的兩個問題：靜態(tài)工作點相互影響的問題，零點漂移的問題。2、 解決零點漂移的辦法是采用差動放大器。3、 差動放大器抑制零漂的原理。作業(yè)：電子技術基礎教材P112 51、52、53第二節(jié) OCL電路與OTL電路教學目的：1、掌握OCL電路與OTL電路的結構及工作原理。 2、掌握消除交越失真的方法。教學重點：1、OCL電路與OTL電路的工作原理。 2、輸出功率的計算。教學難點：1、

6、交越失真的消除方法。教學方法與手段：1、教師講授與學生練習相結合。 2、板書與多媒體課件相結合。課時計劃：4課時一、OCL電路一）、電路結構+Vcc-VccuiuoRLV1V2電路中采用了正負兩組電源，采用兩個晶體管：NPN、PNP各一只；其中V1為NPN型，V2為PNP型，兩管極性相反，性能一致。兩只三極管的基極連在一起，作為信號的輸入端，發(fā)射級連在一起，作為信號的輸出端，組成互補對稱式射極輸出器。二）、工作原理交越失真+Vcc-VccuiuoRLV1V2ic1ic2 1、靜態(tài)工作情況分析ui = 0V ，V1、V2均工作于截止狀態(tài)，IB1=IB2=0，IC1=IC2=0，（乙類工作狀態(tài)）

7、® uo = 0V2、動態(tài)工作情況分析輸入信號正半周，Ui>0，V1加正向電壓導通，V2加反向電壓截止，il=ic1，uo0,輸入信號負半周，ui <0, V1加反向電壓截止，V2加正向電壓導通，il=ic2,uo 0。V1、V2兩個管子交替工作，在負載上得到完整的正弦波。三、 實際雙電源互補對稱功率放大電路1、電路結構 uo-LR2RD12R1VCCDVCCV1V2ui 電路中增加 R1、D1、D2、R2。2、工作原理1)、靜態(tài)工作情況分析V1、V2兩管發(fā)射結電壓分別為二極管D1、 D2的正向導通壓降，致使兩管均處于微弱導通狀態(tài)工作于甲乙類狀態(tài)。2)、動態(tài)工作情況分析設

8、 ui 加入正弦信號。正半周 V2加反向電壓 截止，V1 基極電位進一步提高，進入良好的導通狀態(tài)，il=ic1,負半周V1加反向電壓截止，V2 基極電位進一步降低，進入良好的導通狀態(tài)，il=ic2。從而避免了交越失真。四)、分析計算最大不失真輸出功率Pomax二）、單電源互補對稱電路OTL電路一）電路結構+VccuiuoRLV1V2CA電路中只采用了一組電源，采用了兩只極性相反，性能一致的三極管三極管的基極連在一起，作為信號的輸入端，發(fā)射級連在一起，作為信號的輸出端，組成互補對稱式射極輸出器，在OCL電路的基礎上增加了一個電容C，C的作用有兩個，一是作為輸出耦合電容，二是作為負電源使用。二、工

9、作原理1、靜態(tài)工作情況分析ui = 0V ，V1、V2均工作于截止狀態(tài)，IB1=IB2=0，IC1=IC2=0，（乙類工作狀態(tài)） ® uo = 0V，A點電位是電源電壓的一半。2、動態(tài)工作情況分析輸入信號正半周，Ui>0，V1加正向電壓導通，V2加反向電壓截止，il=ic1，uo0,輸入信號負半周，ui <0, V1加反向電壓截止，V2加正向電壓導通，il=ic2,uo0。（由電容供電）V1、V2兩個管子交替工作，在負載上得到完整的正弦波。同樣存在交越失真。三）、實用型OTL電路C1C1與R組成自舉電路（1）靜態(tài)偏置：調整RW阻值的大小，可使此時電容上電壓（2）動態(tài)分析U

10、i負半周時，V1導通、V2截止；Ui正半周時，V1截止、V2導通。（電容起到了負電源的作用）由于C1很大，兩端電壓基本不變，使C1上端電位隨輸出電壓升高而升高。保證輸出幅度達到VCC/2。（3）輸出功率及效率四）復合管復合管的復合原則是：1、保證參與復合的每只管子有各自的正確的電流流向。2、復合管的類型由第一只管子決定。本課小結：1功率放大器的特點：工作在大信號狀態(tài)下，輸出電壓和輸出電流都很大。要求在允許的失真條件下，盡可能提高輸出功率和效率。2為了提高效率，在功率放大器中，BJT常工作在乙類和甲乙類狀態(tài)下，并用互補對稱結構使其基本不失真。這種功率放大器理論上的最大輸出效率可以達到78.5。3

11、互補對稱功率放大器的幾種主要結構： OCL（雙電源）乙類、甲乙類。 OTL（單電源）乙類、 甲乙類。 第三節(jié)集成運算放大器的基礎知識教學目的：1、了解集成運放的電路組成及符號。 2、掌握理想集成運算放大器的特點。教學重點：理想集成運算放大器的特點。教學難點：理想集成運算放大器的特點。教學方法與手段：1、教師講授與學生練習相結合。 2、板書與多媒體課件相結合。課時計劃：2課時一、 集成運放的電路組成及符號集成運放的方框圖輸入級主要是抑制零點漂移。電壓放大級主要是起電壓放大作用。輸出級采用射極輸出器主要是提高帶負載能力。偏置電路主要是供給各級直流電壓，保證各級有合適穩(wěn)定的靜態(tài)工作點。集成運放的圖形

12、符號二、 集成運放的主要參數1、 開環(huán)差模電壓放大倍數Avo2、 輸入失調電壓VIO3、 輸入失調電流IIO4、 共模抑制比KCMR5、 輸出峰峰電壓VOPP三、 理想集成運放理想集成運放所具備的條件是：1、 開環(huán)電壓放大倍數AVO2、 輸入電阻ri3、 輸出電阻ro=4、 共模抑制比KCMR理想運放的兩個重要結論：1、 理想運放的兩輸入端電位差趨于零。即：UPUN2、 理想運放的輸入電流趨于0即：II0本課小結：1、集成運放的電路組成及符號。2、集成運放的主要參數。3、理想運放的主要條件。作業(yè)：電子技術基礎教材P11254、55、56第四節(jié)集成運算放大器構成的運算電路教學目的：1、了解反相比

13、例運算放大器反、同相比例運算放大器的組成及計算。 2、掌握虛地、虛短、虛斷的含義。教學重點：反相比例運算放大器、同相比例運算放大器的計算。教學難點：虛地、虛短、虛斷的含義。教學方法與手段：1、教師講授與學生練習相結合。 2、板書與多媒體課件相結合。課時計劃：4課時一、 反相比例運算放大器一）、電路結構因為ri=,Ii=0,VP=VN=0，故P與相當于短路，稱為虛短，所以N點稱為虛地，這是反相運算放大器的一個重要特點。 二、 同相比例運算放大器一）、電路結構本課小結：1、反相比例運算放大器中的虛地，虛短、虛斷的概念。2、反相比例運算放大器的閉環(huán)放大倍數：Avf=vo/vi=-Rf/R13、同相比例運算放大器的閉環(huán)放大倍數：Avf=VO/Vi=I1(R1+Rf)/R1I1=1+Rf/R1作業(yè)：電子技術基礎教材P11259第五節(jié)集成運算放大器的應用教學目的：1、了解加法運算放大器減法運算放大器的組成及計算。2、了解各種信號轉換電路的工作原理。3、 了解運算放大器的使用常識教學重點：加法運算放大器減法運算放大器的組成及計算。教學難點：各種信號轉換電路的工作原理。教學方法與手段：1、教師講