集成运放的应用

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集成运放作为通用性很强的有源器件，它不仅可以用于信号的运算、处理、变换和测量还可以用来产生正弦或非正弦信号，不仅在模拟电路中得到广泛应用，而且在脉冲数字电路中也得到日益广泛的应用，因此，它的应用电路品种繁多，为了分析这些电路的原理，必须了解运放的基本特性。一、集成运放的开环差模电压传输特性集成运放在开环状态下，输出电压UO与差模输入电压 Uid = U- - U+ 之间的关系称为开环差模传输特性。理论分析与实验得出的开环差模传输特性曲线如图Z0609所示。 曲线表明运放有两个工作区域：线性区（阴影部分）和非线性区（阴影两侧区域）。在线性区内：UO = Aod（U- - U+），即输出电压与输入电压成线性关系。由于Uomax有限，而一般运放的开环电压放大倍数Aod又很大，所以，线性区域很小。应用时，应引入深度负反馈网络，以保证运放稳定地工作在线性区内。在非线性区内，UO 与Uid无关，它只有两种可能取值，即正向饱和电压＋Usat（U+ ＞U- ）和负向饱和电压 - Usat（U-＞U+）。两种区域内，运放的性质截然不同，因此在使用和分析应用电路时，首先要判明运放的工作区域。二、理想运放的两个重要特性为了突出主要特性，简化分析过程，在分析实际电路时，一般将实际运放当作理想运放看待。所谓理想运放是指具有如下理想参数的运放：开环电压放大倍数 Aod = ∞输入电阻 rid = ∞输出电阻 ro＝0频带宽度 B＝∞共模抑制比 CMRR＝∞输入偏置电流 IB1＝IB2＝0失调和温漂等均为零。理想运放是不存在的，然而，随着集成电路工艺的发展，现代集成运放的参数与理想运放的参数很接近。实践表明用理想运放作为实际运放的简化模型，分析运放应用电路所得结果与实验结果基本一致，误差在工程允许范围之内。因此，在分析实际电路时，除要求考虑分析误差的电路外，均可把实际运放当作理想运放处理，以使分析过程得到合理简化。 工作在线性区域的理想运放具有两个重要特性：1. 理想运放两个输入端的电位相等。因为U--U+=UO／Aod，而Aod ＝∞ ，UO为有限值，故有:　　　　U- = U+ 　　　GS060042. 理想运放的输入电流为零，这是由于rid = ∞，所以有：　　　　Ii＝0 　　　　　GS06005这两条特性大大简化了运放应用电路的分析过程，是分析运放工作在线性区域的各种电路的基本依据，这两条特性常用"虚短"这个概念来概括。所谓"虚短"，是指对电压而言，两个输入端是短路的；但对电流而言，两个输入端却是开路的。运放在工作时都带有一定的正反馈或负反馈网络，因此，分析时首先要判别运放的工作状态。判别工作状态的依据是：（1）若U-＞U+，则运放工作在线性区；（2）若U+≥U-，则运放工作在非线性区。理想运放工作在非线性区时，也有两个基本特性：（1）运放的输入电流为零，即Ii＝0；（2）输出电压有两种可能取值：U-＞U+ 则UO = - Usat U+ ＞U- 则UO = Usat U+ = U-只是两个状态的转换点。综上所述，分析运放应用电路时，先将实际运放视为理想运放，然后，判别运放的工作状态，最后，按各个区域的特性结合电路分析理论进行分析计算。