《集成运算放大器b》课件

集成运算放大器B欢迎来到集成运算放大器的课程，本课程将深入探讨集成运算放大器的原B理、特性、应用以及故障诊断等方面的知识，帮助你更好地理解和应用集成运算放大器课程概述课程目标课程内容通过本课程的学习，你将能够掌握集成运算放大器的基本特性，•集成运算放大器的基础知识了解其工作原理和常见应用，并学会进行简单的故障诊断•理想和非理想运算放大器•负反馈和正反馈电路•常用运算放大器电路•运算放大器的故障诊断集成运算放大器简介定义结构集成运算放大器（简称运放）是一种高增益、低功耗的电子元运放通常由多个晶体管构成，封装在集成电路芯片中它有两个件，它被广泛应用于各种电子电路中，例如放大器、滤波器、振输入端同相输入端和反相输入端，以及一个输出端荡器等等集成运算放大器的基本特性1高增益运放具有非常高的增益，2高输入阻抗运放的输入阻抗非常3低输出阻抗运放的输出阻抗非常通常可达或更高这意味着即高，这意味着它几乎不会从输入信低，这意味着它能轻松地驱动负10^5使输入信号很小，它也能产生很大号源中吸收电流载的输出信号4宽频带运放的带宽非常宽，可以处理从直流信号到高频5低噪声运放的噪声水平很低，保证了信号的纯净度信号理想集成运算放大器的特点无限大增益无限大输入阻抗零输出阻抗理想运放的增益是无限大的，意味着理想运放的输入阻抗是无限大的，意理想运放的输出阻抗是零，这意味着即使输入信号非常小，它也能输出很味着它不会从输入信号源中吸收任何它可以驱动任何负载而不影响输出信大的信号电流号无限带宽零偏置电流理想运放的带宽是无限大的，可以处理从直流信号到高频信理想运放的输入端没有偏置电流，不会影响输入信号号非理想集成运算放大器的特点有限增益实际运放的增益是有限有限输入阻抗实际运放的输入阻抗非零输出阻抗实际运放的输出阻抗的，通常在到之间是有限的，通常在欧姆左右是非零的，通常在几十欧姆到几百欧10^410^610^6姆之间有限带宽实际运放的带宽是有限的，通常在几赫兹到几十非零偏置电流实际运放的输入端有偏置电流，可能会影响兆赫兹之间输入信号理想集成运算放大器电路分析基本公式电路分析方法对于理想运放，输出电压等于增益乘以输入电压的差值，即由于理想运放的增益是无限大的，因此我们可以假设两个输入端之间的电压差为零，即利用这个假设，我们可以分Vout=A*V+-V-V+=V-析各种运算放大器电路理想集成运算放大器的应用放大器滤波器振荡器运放可以用于放大各种运放可以用于构建各种运放可以用于构建各种信号，例如音频信号、滤波器，例如低通滤波振荡器，例如正弦波振视频信号等等器、高通滤波器、带通荡器、方波振荡器等滤波器等等等比较器运放可以用于构建比较器，用于比较两个电压信号的大小非理想集成运算放大器的电路分析增益带宽积1实际运放的增益和带宽之间存在一个平衡关系，即增益带宽积是一个常数这意味着增益越高，带宽越低，反之亦然输入偏置电流2实际运放的输入端存在偏置电流，这会导致输出电压出现偏移，需要在电路设计中进行补偿共模抑制比3共模抑制比（）是指运放对共模信号的抑制能力，实CMRR际运放的是有限的，需要在电路设计中考虑CMRR负反馈电路原理反馈原理作用负反馈是指将输出信号的一部分反向反馈到输入端，并用来抵消负反馈可以稳定电路，减少失真，提高线性度，扩展带宽，降低输入信号，从而降低增益输出阻抗，提高抗干扰能力负反馈的基本类型串联负反馈并联负反馈将输出信号的一部分与输入信号将输出信号的一部分与输入信号串联，并反向反馈到输入端并联，并反向反馈到输入端混合负反馈将串联负反馈和并联负反馈结合在一起负反馈在集成运算放大器中的应用放大器负反馈可以稳定放大器的增益，减少失真，提高线性度滤波器负反馈可以构建各种滤波器，例如低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器等等振荡器负反馈可以构建各种振荡器，例如正弦波振荡器、方波振荡器等等比较器负反馈可以提高比较器的精确度和稳定性正反馈电路原理反馈原理作用正反馈是指将输出信号的一部分正向反馈到输入端，并用来增强正反馈可以产生振荡、提高电路的灵敏度、增强输出信号等等输入信号，从而提高增益正反馈产生振荡的条件正向反馈输出信号的一部分必须正向反馈到输入端相位条件反馈信号的相位必须与输入信号的相位相同增益条件反馈系统的总增益必须大于或等于1振荡电路设计选择合适元件1根据需要的振荡频率选择合适的元件，例如电容、电感等等确定反馈路径2设计反馈路径，使反馈信号的相位与输入信号的相位相同调节增益3调节运放的增益，使反馈系统的总增益大于或等于，满足振1荡条件积分放大电路基本结构1积分放大电路由一个运放和一个反馈电容构成工作原理2当输入信号变化时，电容会充电或放电，输出电压的变化率与输入电压成正比，即输出电压是输入电压的积分公式3输出电压，其中为电阻，为电容Vout=-1/RC∫Vin dt R C积分放大电路的特点将矩形波转换为三低通滤波器平滑信号角波积分放大电路可以充当积分放大电路可以平滑积分放大电路可以将矩低通滤波器，滤除高频信号，减少噪声形波转换为三角波信号积分放大电路的应用音频处理控制系统模拟信号处理音频处理中用于消除信号中的高频噪控制系统中用于实现积分控制，例如在模拟信号处理中用于实现积分运算，例声，例如在录音机和话筒中温度控制系统和速度控制系统中如在信号分析和图像处理中微分放大电路12结构工作原理微分放大电路由一个运放和一个反馈当输入信号变化时，电阻会产生一个电阻构成电流，输出电压的变化率与输入电压的变化率成正比，即输出电压是输入电压的微分3公式输出电压，其中Vout=-RC dVin/dtR为电阻，为电容C微分放大电路的特点将三角波转换为矩形波高通滤波器检测信号的边缘放大信号的变化率微分放大电路的应用边缘检测频率测量速度测量用于检测信号的上升沿或下降沿，例如用于测量信号的频率，例如在音频信号用于测量物体的速度，例如在汽车速度在数字电路中检测脉冲的边缘处理中计中比较器电路基本结构1比较器电路由一个运放构成，没有反馈工作原理2比较器将两个输入信号进行比较，根据两个输入信号的大小关系输出高电平或低电平应用3比较器可以用于检测电压阈值、控制电路的开关、实现模拟量到数字量的转换等等示波器测量电压测量频率测量波形观察示波器可以用于测量信号的电压，例如峰示波器可以用于测量信号的频率，例如周示波器可以用于观察信号的波形，例如信值电压、有效值电压等等期、频率等等号的形状、幅度、周期等等示波器测量非理想特性失真噪声示波器可以用来观察信号的失真示波器可以用来观察信号的噪声情况，例如谐波失真、交越失真水平，例如随机噪声、周期性噪等等声等等漂移示波器可以用来观察信号的漂移现象，例如温度漂移、时间漂移等等电路ADC量化2将采样后的模拟信号量化为离散的数字值采样1将模拟信号转换为数字信号，首ADC先需要进行采样编码3将量化后的数字值转换为二进制代码电路的原理ADC逐次逼近型并行比较型积分型ADC ADC ADC逐次逼近型通过不断逼近模拟信号并行比较型使用多个比较器同时比积分型将模拟信号积分，然后通过ADCADCADC的值来实现转换较模拟信号，实现快速转换测量积分时间来实现转换电路的特性与应用ADC分辨率指可以分辨的最小电压值ADC转换速度指完成一次转换所需的时间ADC线性度指的输出值与输入值之间的线性关系ADC应用数据采集、信号处理、控制系统等等电路DAC二进制编码1将数字信号转换为模拟信号，首先需要将二进制代码转DAC换为模拟电压值权重网络2使用一个权重网络来将每个二进制位对应的电压值进行DAC加权输出3将加权后的电压值叠加，产生模拟输出信号DAC电路的原理DAC型权重电阻型R-2R DACDAC型使用电阻网络来生权重电阻型使用不同阻值的R-2R DACDAC成不同的电压值，具有精度高、电阻来生成不同的电压值，具有成本低的优点简单易实现的优点电流型DAC电流型使用电流源来生成不同的电流值，然后将电流转换成电压DAC电路的特性与应用DAC分辨率指可以输出的最小电压值DAC线性度指的输出值与输入值之间的线性关系DAC转换速度指完成一次转换所需的时间DAC应用信号发生器、数字音频处理、控制系统等等运算放大器的故障诊断测试工具使用万用表、示波器等测试工具进行测试测试方法测量电压、电流、阻抗、频率、波形等等，判断运放是否正常工作常见故障运放常见的故障包括增益下降、输入阻抗降低、输出阻抗增加、带宽减小等等运算放大器的工作环境温度电压湿度运放的工作温度范围有限，超过工作温运放的工作电压范围有限，超过工作电过高的湿度会导致运放的性能下降，需度范围可能会导致性能下降甚至损坏压范围可能会导致性能下降甚至损坏要进行防潮处理操作注意事项使用前仔细阅读产品说明书使用合适的电源电压和电流避免过载和短路避免接触运放的引脚，防止静电损伤在高温、高湿环境下使用时，需要注意防潮、散热等问题课程总结1本课程涵盖了集成运算放大器2通过学习本课程，你已经掌握的基本概念、特性、应用以及了集成运算放大器的基本知故障诊断等方面的内容识，并能应用这些知识解决一些实际问题3希望你能够将所学到的知识应用到实际项目中，并不断学习和提高自己的电子设计能力复习和思考题什么是集成运算放大器？理想集成运算放大器有哪些特点？负反馈在集成运算放大器中有哪些应用？如何进行集成运算放大器的故障诊断？参考文献本课程参考了以下书籍和资料•《集成运算放大器》•《模拟电子技术基础》•《电子设计自动化》。