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模拟电子电路模电课件-清华大学华成英4集成运算放大电路•集成运算放大器概述目录•集成运算放大器的基本原理CONTENTS•集成运算放大器的应用•集成运算放大器的性能指标•集成运算放大器的使用注意事项01CHAPTER集成运算放大器概述集成运算放大器的定义集成运算放大器(简称集成运放)是一种高放大倍数的集成电路,利用半导体集成工艺将多个电路元件集成在一块硅基片上,完成一个电路系统或子系统的功能它是一种直接耦合的多级放大电路,具有输入阻抗高、输出阻抗低、电压放大倍数高等特点,广泛应用于信号放大、运算、滤波、测量等领域集成运算放大器的特点高放大倍数低噪声集成运放的电压放大倍数一般在集成运放的内部电路设计使得它10^4~10^6之间,有些型号的在放大信号时产生的噪声较低集成运放甚至可以达到10^7以上良好的线性度高输入阻抗在一定的输入范围内,集成运放集成运放的输入阻抗一般都在兆的输出与输入呈线性关系,保证欧姆级别,使得它对信号源的影了信号的线性放大响较小集成运算放大器的分类按功能可以分为通用型和专用型两类通用型集成运放适用于多种场合,而专用型集成运放则是针对特定应用设计的,如仪表放大器、音频放大器等按性能指标可以分为低噪声、高精度、高速型等不同类型低噪声型集成运放主要用于信号放大,高精度型用于高精度的测量和运算,高速型则用于高速信号处理和传输02CHAPTER集成运算放大器的基本原理差分放大电路差分放大电路的基本概念差分放大电路是一种将两个信号进行减法运算的电路,通过将两个幅度相等、相位相反的信号输入到电路中,实现信号的放大和减法运算差分放大电路的组成差分放大电路由输入级、中间级和输出级三部分组成,其中输入级采用差分放大器,中间级采用共射放大器,输出级采用共集电极放大器差分放大电路的工作原理差分放大电路通过将两个信号进行减法运算,实现信号的放大和抑制共模信号的效果在工作过程中,电路将两个信号分别输入到两个对称的放大器中,通过比较两个信号的差值,输出一个差值信号差分放大电路的特性高增益抑制共模信号差分放大电路具有很高的增益,通常在由于差分放大电路采用对称结构,因此可80dB以上,因此可以对微弱的信号进行放以有效地抑制共模信号,提高电路的抗干大扰能力温度稳定性好线性范围大差分放大电路的温度稳定性较好,因为其差分放大电路的线性范围较大,因为其两两个对称的放大器具有相同的温度系数,个对称的放大器具有相同的非线性失真,可以相互抵消温度对增益的影响可以相互抵消非线性失真的影响集成运算放大器的内部电路结构输入级输出级输入级是差分放大电路,采用对称的输出级是共集电极放大电路,采用晶晶体管结构,将输入信号进行差分放体管和电阻组成的基本放大器,对中大间级的输出信号进行功率放大中间级中间级是共射放大电路,采用晶体管和电阻组成的基本放大器,对差分放大器的输出信号进行进一步放大03CHAPTER集成运算放大器的应用信号放大信号放大01集成运算放大器具有高电压增益,可以将微弱信号放大到所需的幅度,用于信号传输和处理抑制噪声02通过放大有用信号,可以相对减少噪声的影响,提高信号的信噪比缓冲作用03集成运算放大器作为信号传输的缓冲器,可以隔离前后级电路之间的相互影响,保证信号质量信号运算加减运算利用集成运算放大器的反相和同相输入端,可以实现信号的加减运算积分和微分运算通过适当配置反馈网络,集成运算放大器可以实现信号的积分和微分运算对数和反对数运算利用集成运算放大器和适当元件组成的电路,可以实现信号的对数和反对数运算有源滤波器低通滤波器集成运算放大器可以组成低通滤波器,用于通过低频信号并抑制高频信号高通滤波器集成运算放大器可以组成高通滤波器,用于通过高频信号并抑制低频信号带通和带阻滤波器通过适当配置反馈网络,集成运算放大器还可以实现带通和带阻滤波器信号转换电压-电流转换利用集成运算放大器可以组成电压-电流转换电路,将电压信号转换为电流信号电压-频率转换集成运算放大器可以组成电压-频率转换电路,将电压信号转换为频率信号04CHAPTER集成运算放大器的性能指标开环电压增益总结词详细描述开环电压增益是衡量集成运算放大器放大能力的重要指标开环电压增益是指在无反馈情况下,输入信号经过集成运算放大器放大后的输出电压与输入电压的比值这个比值越大,说明放大器的放大能力越强总结词详细描述开环电压增益通常用分贝(dB)或倍数表示,其数值越开环电压增益的数值越大,意味着对微弱信号的放大能力大,表示放大器的放大能力越强越强,因此开环电压增益是衡量集成运算放大器性能的重要参数之一输入电阻和输出电阻•总结词输入电阻和输出电阻是衡量集成运算放大器输入和输出端性能的参数•详细描述输入电阻是指集成运算放大器输入端的等效电阻,它反映了输入信号源的负载效应输入电阻越大,说明输入信号源的负载越轻,信号损失越小输出电阻是指集成运算放大器输出端的等效电阻,它反映了输出信号的负载效应输出电阻越小,说明输出信号的负载越轻,信号损失越小•总结词输入电阻和输出电阻的大小对集成运算放大器的性能有重要影响,它们的大小需要根据实际应用进行选择•详细描述输入电阻和输出电阻的大小会影响集成运算放大器的频率响应、噪声系数、动态范围等性能指标在选择集成运算放大器时,需要根据实际应用的需求来选择合适的输入电阻和输出电阻带宽增益乘积•总结词带宽增益乘积是衡量集成运算放大器带宽和增益之间关系的参数•详细描述带宽增益乘积是指在保证一定的增益条件下,集成运算放大器的带宽与开环电压增益的乘积这个参数反映了集成运算放大器的频率响应特性,其数值越小,说明带宽与增益之间的关系越紧密,集成运算放大器的频率响应越快•总结词带宽增益乘积是选择适合应用需求的集成运算放大器的重要参考参数之一•详细描述在高速电路和宽带通信等领域中,需要选择具有较小带宽增益乘积的集成运算放大器,以保证系统的稳定性和性能共模抑制比总结词详细描述总结词详细描述共模抑制比是衡量集成运算共模抑制比是指在相同的输共模抑制比是集成运算放大在实际应用中,电路中的干放大器抑制共模干扰能力的入电压下,差分输入电压与器性能的重要指标之一,它扰和噪声通常是共模的,因重要参数共模输入电压的比值这个影响着电路的稳定性和性能此共模抑制比的大小直接影比值越大,说明集成运算放响到电路的性能和稳定性大器对共模干扰的抑制能力在选择集成运算放大器时,越强需要根据实际需求来选择具有较大共模抑制比的型号05CHAPTER集成运算放大器的使用注意事项选择合适的集成运算放大器型号根据电路需求选择合适的集成运了解集成运算放大器的规格书,选择经过验证的集成运算放大器算放大器型号,考虑带宽、精度、确保其满足电路的性能要求品牌和型号,以确保可靠性和稳功耗等参数定性注意电源电压和接地确保为集成运算放大器提供稳正确接地,遵循“一点接地”考虑使用去耦电容,以减少电定的电源电压,避免电源电压原则,以减小接地电阻和地线源和接地之间的噪声和干扰波动对电路性能的影响噪声防止热损坏和噪声干扰注意集成运算放大器的散热问题,采取适当的散热措施,避免过热导致性能下降或损坏在电路设计时考虑噪声干扰的影响,采取措施减小噪声干扰,如使用屏蔽、远离噪声源等在使用过程中注意避免突然的电压或电流冲击,以免造成集成运算放大器的损坏THANKS谢谢。