第4章 集成运算放大器
教学方法说明 导入新课:
利用多媒体演示实际生产生活中集成运算放大器得外形与应用实例。
在讲集成运放得符号时,注意提醒学生旧得或国外得其她画法,如三角形画法。注意讲清符号中各个部分得含义。
对于理想运放得“虚断”与“虚短”,要说清物理含义,阐明来龙去脉。
复习虚短与虚断得特点。
引导学生自行推出反相比例运算得特点。
引导学生根据反相比例运算电路得推导过程,来推出同相比例运算得输出与输入得关系及电路特点。
复习基尔霍夫定律。
学生自行分析输出与输入得关系。
复习叠加原理得解题方法。
教师引导
本章要求:1.了解集成运算放大电路得组成与特点。
2.熟悉运算放大器得图形符号与工作特点。
3.掌握运算放大器闭环与开环状态下得分析方法。
4.熟悉单门限比较器、双门限比较器得组成与工作原理。 本章重点: 集成运放得符号、特点及其分析方法。 本章难点:集成运放得线性与非线性应用。 教学时数:4学时
教学方法:自学+多媒体教学
4、1 集成运算放大器简介
一、集成运算放大器得组成
1、输入级:输入电阻高,能减小零点漂移与抑制干扰信号,都采用带恒流源得差放 。
2、中间级:要求电压放大倍数高。常采用带恒流源得共发射极放大电路构成。
3、输出级:与负载相接,要求输出电阻低,带负载能力强,一般由互补对称电路或射极输出器构成。
4、偏置电路:向集成运放内部各级电路提供即合适又稳定得静态工作点电流,一般由各种电流源电路构成。 二、集成运放电路得图形符号及外形
三、集成运放得理想化条件
1、开环电压放大倍数趋于无穷,Auo ? ? 。 2、差模输入电阻趋于无穷, rid ? ? 。 3、开环输出电阻趋于0, ro? 0 。 4、共模抑制比趋于无穷, KCMR? ? 。 三、理想运放得两个重要结论
1、虚短----净输入电压up－uN=0,即 up=uN 。
2、虚断----两个输入端得输入电流为零,即 ip=iN=0。 小结:
1、集成运算放大电路得组成及各部分电路得作用。
2、集成运算放大电路得图形符号及含义。 3、集成运算放大电路得理想化条件。 4、虚断与虚短。 布置作业:瞧书
4、2 集成运放得线性应用
一、比例运算电路 1、反相比例运算 (1)电路组成:
----输入信号与反馈信号都加在集成运放得反相输入端。 * Rf为反馈电阻。
* R2为平衡电阻,取值为R2=R1//Rf,抑制零点漂移。 (2)输出与输入信号得关系 因虚断,i+= i– = 0 , 所以 i1 ? if
因虚短, 所以u–=u+= 0,称反相输入端“虚地”— 反相输入得重要特点。
(3)电路特点:
① Auf为负值,即 uo与 ui 极性相反。因为 ui 加在反相输入端。 ② Auf 只与外部电阻 R1、RF 有关,与运放本 身参数无关。 ③ | Auf | 可大于 1,也可等于 1 或小于 1 。
④ 因u–= u+= 0 , 所以反相输入端“虚地”。
⑤ 电压并联负反馈,输入、输出电阻低,ri = R1。共模输入电压低。 2、同相比例运算 (1)电路组成
平衡电阻R2=R1//RF (2)输出与输入信号得关系 因虚断,所以u+ = ui 因虚短,所以 u– = ui ,
反相输入端不“虚地” (3)电路特点
① Auf 为正值,即 uo与 ui 极性相同。因为 ui 加在同相输入端。 ② Auf只与外部电阻 R1、RF 有关,与运放本 身参数无关。 ③ Auf ≥ 1 ,不能小于 1 。
④u– = u+ ≠ 0 ,反相输入端不存在“虚地”现象。 ⑤电压串联负反馈,输入电阻高、输出电阻低,共模输入电压可能较高。 二、与差运算电路 1、反相求与电路 (1)电路组成
教师引导 教师提问,学生回答。
自学内容 想一想:在前面得学习过程中,就是否见过函数信号发生器？它有什么样得功能？
提醒学生注意电路特点,引导学生抓住集成运放非线性特点,自己进行电路分析。
学生自行分析工作原理。
提醒学生: (1)双门限电压比较器在两种输出状态下有各自得门限电压。
(2)当输入信号超过回差电压时。输出才会反转。可大大提高抗干扰能力。避免误触发。
学生自学
----增加多个输入信号 (2)输出与输入关系
如果使R1 = R2 =R3 = R ,则 如果使Rf = R ,则 2、差动输入电路 (1)电路组成
----减法运算电路可瞧作就是反相比例运算电路与同相比例运算电路得叠加。
(2)输出与输入关系
----利用叠加原理 ?(1?RF)R3RF R ?Rui2?ui11R23R1 如果R1=R2,R3=R4,则 例:P76-4-1
三、积分、微分运算电路 1、积分运算电路 i1 = if
2、微分运算电路 ic = iR
小结:
1、同相与反相比例运算电路得
特点。
2、求与与减法运算电路得特点。 布置作业:P81-1、3
4、3 集成运放得非线性应用
一、电压比较器得工作原理
1、当输入电压ui大于参考电压UR,即ui>UR时,集成运放输出电压为-Uom、。
2、当输入电压ui小于参考电压UR,即ui 二、过零电压比较器 当 ui > 0 时,uo1 =+Uo ; 当 ui < 0 时,uo1 =-Uo 。 3、单限电压比较器 4、滞回电 压比较器 当 uo = + Uo(sat), 则 当 uo = – Uo(sat), 则 上门限电压 U'+ : ui 逐渐增加时得门限电压 下门限电压U\逐渐减小时得门限电压 小结: 器得理。 布置 电压比较工作原作业:瞧书 4、4 集成运放得使用 一、使用前注意事项 1、辨认引脚,以便正确连线。 2、用万用表得电阻档,对照引脚测试有无短路与断路现象。 3、多余内部无自动稳零措施得运放需外加调零电路,使之在输入信号为零时输出电压也为零。 3、对于单电源供电得运放,有时还需要在输入端加直流偏置电压,设置合适得静态输出电压,以便能放大正负两个方向得变化信号。 4、为防止电路产生自激振荡,在集成运放得电源端加上去耦电容,有得还需要外接补偿电容。 二、集成运放得保护问题 1、电源保护 ----要注意二极管得反向工作电压必须高于电源电压 2、输入保护 ----措施就是在输入电路上接入二极管 V1、V2。 3、输出保护 ----在集成运放输出电路上反向串联两只稳压二极管 V1 与 V2 ,即可构成对集成运算放大器得输出保护电路, 三、集成运放得正确选择 1、没有特殊要求得场合,应尽量选用通用型集成运放;
第四章集成运放教案
