1、電話：電話：XXXXXXXXXX主講：主講：XXXXXXXXXX任務二任務二 集成運放的簡單運算電路分析集成運放的簡單運算電路分析u 學會測試集成運算放大器的比例，求和及減法運算關系。學會測試集成運算放大器的比例，求和及減法運算關系。u 能正確分析集成運算放大器的測試結果。能正確分析集成運算放大器的測試結果。123技能點技能點知識點知識點職業素養職業素養u 掌握運算放大器的性能及特點；掌握運算放大器的性能及特點；u 掌握運放應用電路的功能。掌握運放應用電路的功能。u 培養學生集成運放基礎知識素養以及集成運放電路的培養學生集成運放基礎知識素養以及集成運放電路的 測技能素養，培養學生分工合作的協作

2、精神和嚴謹的測技能素養，培養學生分工合作的協作精神和嚴謹的 作風，提高學生綜合素質。作風，提高學生綜合素質。主要內容主要內容一、一、相關知識相關知識u 集成運算放大器的組成及電路符號集成運算放大器的組成及電路符號。u 集成運放的應用集成運放的應用電路分析。電路分析。二、實訓任務二、實訓任務u 集成運放運算電路的測試。集成運放運算電路的測試。1 1、 集成運算放大器的簡單介紹集成運算放大器的簡單介紹 集成運算放大器是一種具有很高放大倍數的多級直接耦合放大電集成運算放大器是一種具有很高放大倍數的多級直接耦合放大電路。是發展最早、應用最廣泛的一種模擬集成電路。路。是發展最早、應用最廣泛的一種模擬集成

3、電路。 集成電路集成電路 是把整個電路的各個元件以及相互之是把整個電路的各個元件以及相互之間的聯接同時制造在一塊半導體芯片上間的聯接同時制造在一塊半導體芯片上, , 組成一個不可分的整體。組成一個不可分的整體。1 1、 集成運算放大器的簡單介紹集成運算放大器的簡單介紹體積體積小小重量輕重量輕功耗低功耗低可靠可靠性高性高價格低價格低集成電集成電路特點路特點數字和模擬數字和模擬雙、單極性和兩種兼容雙、單極性和兩種兼容1 1、 集成運算放大器的簡單介紹集成運算放大器的簡單介紹小、中、大和超大規模小、中、大和超大規模集成電路集成電路分類分類按集成度按集成度按導電類型按導電類型按功能按功能集成運算放大器

4、的特點集成運算放大器的特點1 1、 集成運算放大器的簡單介紹集成運算放大器的簡單介紹點擊出現點擊出現1 12 23 34 4元器件參數的一致性和對稱性好；元器件參數的一致性和對稱性好；電阻的阻值受到限制，大電阻常用三極管電阻的阻值受到限制，大電阻常用三極管恒流源代替，電位器需外接；恒流源代替，電位器需外接；電容的容量受到限制，電感不能集成，故電容的容量受到限制，電感不能集成，故大電容、電感大電容、電感 和變壓器均需外接；和變壓器均需外接； 二極管多用三極管的發射結代替。二極管多用三極管的發射結代替。集成運算集成運算放大器的放大器的特點特點運算放大器方框圖運算放大器方框圖輸入電阻高，能減小零點漂

5、輸入電阻高，能減小零點漂移和抑制干擾信號，都采用移和抑制干擾信號，都采用帶恒流源的差分放大器帶恒流源的差分放大器 。1 1、1 1 集成運放的組成集成運放的組成1 1、1 1 集成運放的組成集成運放的組成運算放大器方框圖運算放大器方框圖要求電壓放大倍數高。要求電壓放大倍數高。常采用帶恒流源的共常采用帶恒流源的共發射極放大電路構成。發射極放大電路構成。1 1、1 1 集成運放的組成集成運放的組成運算放大器方框圖運算放大器方框圖與負載相接，要求輸出電與負載相接，要求輸出電阻低，帶負載能力強，一阻低，帶負載能力強，一般由互補功率放大電路或般由互補功率放大電路或射極輸出器構成。射極輸出器構成。1 1、

6、1 1 集成運放的組成集成運放的組成運算放大器方框圖運算放大器方框圖一般由各種恒流一般由各種恒流源等電路組成源等電路組成集成運算放大器的管腳和符號集成運算放大器的管腳和符號反相反相輸入端輸入端同相同相輸入端輸入端信號傳信號傳輸方向輸方向輸出端輸出端實際運算放大器實際運算放大器開環電壓放大倍數開環電壓放大倍數(a)(a)符號符號(b)(b)引腳引腳1 1、2 2 集成運放的電路符號集成運放的電路符號 u u+ + u u u uo o1 1、3 3 集成運放的特點集成運放的特點1 1、 3 3、1 1電壓傳輸特性電壓傳輸特性 u uo o= = f f ( (u ui i) ) + +U Uo(

7、sato(sat) )U Uo(sato(sat) )線性區線性區理想特性理想特性實際特性實際特性飽和區飽和區 O O理想運算放大器圖形符號理想運算放大器圖形符號 U Uo(sato(sat) )與運算放大器的電源電壓有關與運算放大器的電源電壓有關, , 一般較電源電壓低一般較電源電壓低1-2V1-2V。線性區線性區uo = Auo(u+ u)非線性區非線性區u+ u 時，時，uo = +Uo(sat) u+ u u 時，時， u uo o = = + + U Uo(sato(sat) ) u u+ + u u u 時，時， u uo o = + = + U Uo o (sat) (sat)

8、u u+ + uuu 時，時，u uo o= += +U Uo o (sat) (sat) u u+ +uu 時，時，u uo o= = U Uo o (sat) (sat) 即即 u ui iUUUR R 時，時，u uo o = = U Uo o (sat)(sat)可見，在可見，在 ui =UR 處輸出電壓處輸出電壓 uo 發生躍變。發生躍變。運算放大器處于開環狀態運算放大器處于開環狀態參考電壓參考電壓Uuoui+ R1+Uuoui+ R1+R RR2 2R RR2 2Ouot +Uo (sat) Uo (sat)t1t2 電壓傳輸特性電壓傳輸特性uiuoOURuitOUR2 2、4 4

9、 基本電壓比較器基本電壓比較器單限電壓比較器：單限電壓比較器：當當 u ui i 單方向變化時，單方向變化時，u uo o只變化一次。只變化一次。u ui i UUR R，u uo o=+ =+ U Uo o (sat)(sat)u ui i UUR R，u uo o= = U Uo o (sat)(sat) uiuoOUR輸入信號接在同相端輸入信號接在同相端電壓傳輸特性電壓傳輸特性uiuoOUR思考思考2 2、4 4、1 1、 輸入信號接在反相端輸入信號接在反相端Ot +Uo(sat) Uo(sat)uo輸入信號接在同相端輸入信號接在同相端uitOUROuot +Uo (sat) Uo (s

10、at)t1t22 2、4 4、2 2、 輸入信號接在反相端輸入信號接在反相端2 2、4 4、3 3、 輸出帶限幅的電壓比較器輸出帶限幅的電壓比較器設穩壓管的穩定電壓為設穩壓管的穩定電壓為U UZ Z，忽略穩壓管的正向導通壓降忽略穩壓管的正向導通壓降則則 u ui i U UR R，u uo o = = U UZ ZUZ UZ 電壓傳輸特性電壓傳輸特性 Uo(sat) +Uo(sat)uiuoOURuou ui iUUUR R 時，時，u uo o = = U Uo o (sat) (sat) RDZ限幅作用限幅作用2 2、4 4、4 4 過零電壓比較器過零電壓比較器 電壓傳輸特性電壓傳輸特性U

11、o(sat)tuo+Uo(sat) 過零比較器用途非常廣泛，在交過零比較器用途非常廣泛，在交流調壓、電氣控制系統中經常使用。流調壓、電氣控制系統中經常使用。tui電壓傳輸特性電壓傳輸特性uoiuO例例: : 電路如圖所示電路如圖所示, , u ui i 是一正弦電壓是一正弦電壓, , 畫出畫出 u uo o 的波形。的波形。Oiut 解解: : (1) (1) 運算放大器為同相輸入過零電壓比較器運算放大器為同相輸入過零電壓比較器Otou 輸入和輸出電壓波形輸入和輸出電壓波形ou 2 2、4 4、4 4 過零電壓比較器過零電壓比較器 集成運算放大器的用途廣泛，在使用前必須進行測試，使用中應注意集

12、成運算放大器的用途廣泛，在使用前必須進行測試，使用中應注意其電參數和極限參數符合電路要求，同時還應注意以下問題。其電參數和極限參數符合電路要求，同時還應注意以下問題。 3 3、使用運算放大器應注意的幾個問題、使用運算放大器應注意的幾個問題選用選用元件元件消振消振保護保護調零調零3 3、使用運算放大器應注意的幾個問題、使用運算放大器應注意的幾個問題 3 3、 調零調零 為了提高集成運算放大器的為了提高集成運算放大器的精度精度, ,消除因失調電壓和失調消除因失調電壓和失調電流引起的誤差電流引起的誤差, ,需要對集成需要對集成運算放大器進行調零。運算放大器進行調零。集成運算放大器的調零電路有兩類，一

13、集成運算放大器的調零電路有兩類，一類是內調零，集成運算放大器設有外接類是內調零，集成運算放大器設有外接調零電路的引線端調零電路的引線端, ,按說明書連接即可，按說明書連接即可，如常用的如常用的741741，其中電位器，其中電位器RPRP可選擇可選擇10k10k的電位器的電位器, , 點擊右下角如圖出現。點擊右下角如圖出現。如圖如圖 當輸入端所加的電壓過高時會損壞集成運算放大器，可在輸入端加入兩個當輸入端所加的電壓過高時會損壞集成運算放大器，可在輸入端加入兩個反向并聯的二極管，如圖所示，將輸入電壓限制在二極管的正向壓降以內。反向并聯的二極管，如圖所示，將輸入電壓限制在二極管的正向壓降以內。4 4

14、、 保護保護3 3、使用運算放大器應注意的幾個問題、使用運算放大器應注意的幾個問題 (1) (1)輸入端保護輸入端保護輸入端保護輸入端保護ui1uORRui2ui1uORRui2 為了防止輸出電壓過大為了防止輸出電壓過大, ,可利用穩壓管來保護，如圖所示，將兩個穩可利用穩壓管來保護，如圖所示，將兩個穩壓管反向串聯，就可將輸出電壓限制在穩壓管的穩壓值壓管反向串聯，就可將輸出電壓限制在穩壓管的穩壓值U UZ Z的范圍內。的范圍內。輸出端保護輸出端保護 4 4、 保護保護3 3、使用運算放大器應注意的幾個問題、使用運算放大器應注意的幾個問題 (2) (2)輸出端保護輸出端保護 為了防止正負電源接反，

15、可用二極管保護，若電源接錯，二極管反向截為了防止正負電源接反，可用二極管保護，若電源接錯，二極管反向截止，集成運算放大器上無電壓，如圖所示。止，集成運算放大器上無電壓，如圖所示。 3 3、使用運算放大器應注意的幾個問題、使用運算放大器應注意的幾個問題 (3) (3)電源保護電源保護ui2UEEUCCD1uOui1D2ui2 UEE UEEUCCUCCD1uOui1D2電源保護電源保護1 1、電壓跟隨器的調試、電壓跟隨器的調試1 1）實驗電路按圖連接實驗電路按圖連接2 2）輸入輸入U Ui i值，測量值，測量U Uo o值值直流輸入電壓直流輸入電壓U Ui i（V V）-2-2-1-10 0、5

16、 52 2輸出電壓輸出電壓U Uo o（V V）R RL L= = R RL L=5=5、1k1k 由信號源由信號源OUTOUT經經R RP P可調電阻衰減后輸入可調電阻衰減后輸入U Ui i值值任務實施步驟：任務實施步驟：2 2、反相比例運算放大電路的調試、反相比例運算放大電路的調試U Uo o= = ( (R Rf f / R/ R1 1) ) U Ui i直流輸入電壓直流輸入電壓U Ui i（V V）0 0、1 10 0、3 30 0、2 2輸出電壓輸出電壓U Uo o（V V）測量值測量值 理論估算值理論估算值 比例系數比例系數U Uo o / / U Ui i測量值測量值 任務實施步

17、驟：任務實施步驟：（1 1）根據電路根據電路和和所用運放的管腳排列圖，所用運放的管腳排列圖，確定實際安裝接線圖。確定實際安裝接線圖。（2 2）線路無誤后通電，按表中規定的輸）線路無誤后通電，按表中規定的輸入電壓入電壓U Ui i值，測量對應的輸出電壓值值，測量對應的輸出電壓值U U。結果記入表中。并與理論計算結果比較，結果記入表中。并與理論計算結果比較，計算公式：計算公式：3 3、反相求和運算、反相求和運算電路的測試電路的測試任務實施步驟：任務實施步驟：如圖如圖123按圖和所用運放的管腳按圖和所用運放的管腳排列圖接成反相輸入求排列圖接成反相輸入求和運算放大電路，經檢和運算放大電路，經檢查無誤后通電。查無誤后通電。按圖按圖5-2-12和所用運和所用運放的管腳排列圖接成反放的管腳排列圖接成反相輸入求和運算放大電相輸入求和運算放大電路，經檢查無誤后通電。路，經檢查無誤后通電。兩信號同時輸入，兩信號同時輸入，測量對應的輸出測量對應的輸出電壓值電壓值U。4 4、減法運算、減法運算電路的測試電路的測試任務實施步驟：任務實施