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1、模块六 集成运算放大电路及其他模拟集成电路的应用与测试实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础 模块六模块六 集成运算放大电路集成运算放大电路及其他模拟集成电路的应用与测试及其他模拟集成电路的应用与测试v课题课题6.1集成运算放大器与集成运放电路应用集成运算放大器与集成运放电路应用v课题课题6.2其他常用模拟集成电路认识与测试其他常用模拟集成电路认识与测试实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础课题课题6.16.1集成运算放大器与集成运放电路应用集成运算放大器与集成运放电路应用v知识与技能要点知识与技能要点v集成运算放大器的组成、符号、类型、及主要参数；集成运算放大器的组成、符号、类型、及主要
2、参数；v集成运算放大器的理想化条件；集成运算放大器的理想化条件；v集成运放的两种工作状态及相应结论；集成运放的两种工作状态及相应结论；v集成运放在信号运算电路中的应用及测试；集成运放在信号运算电路中的应用及测试；v集成运放在信号处理与产生方面的应用及测试。集成运放在信号处理与产生方面的应用及测试。实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础 集成运算放大器是一种具有很高放大倍数的多集成运算放大器是一种具有很高放大倍数的多级直接耦合放大电路。是发展最早、应用最广泛的级直接耦合放大电路。是发展最早、应用最广泛的一种模拟集成电路。一种模拟集成电路。Auo 高高: 80dB140dBrid 高高: 105
3、 1011 ro 低低: 几十几十 几百几百 KCMR高高: 70dB130dB实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础15V负电源负电源10k调零电位器调零电位器41567231k输出端输出端15V正电源正电源同相输入端同相输入端反相输入端反相输入端实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础反相输入端反相输入端同相输入端同相输入端输出端输出端 从外部看从外部看, ,是一个是一个双端输入、单端输双端输入、单端输出的差动放大电路出的差动放大电路+_+ u+ u- uOA_+ u+ u- uO实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础开环电压放大倍数开环电压放大倍数 Auo共模抑制比共模抑制比 KCM
4、RR越大越好越大越好KCMR =差模差模Ad共模共模AC u u uO+_+实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础开环输出电阻开环输出电阻 rO开环输入电阻开环输入电阻rid(差模输入电阻差模输入电阻 ) 输入失调电压输入失调电压 Uio u uO=0+_+实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础最大共模输入电压最大共模输入电压 UOPP实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础(1) 理想运算放大器理想运算放大器Auo ， rid ，ro 0 ， KCMR (2)电压传输特性电压传输特性 uo= f (ui)线性区：线性区：uo = Auo( (u+ u)非线性区：非线性区：u+ u 时，时
5、， uo = +Uo(sat) u+ u 时，时， uo = + Uo(sat) u+ 0 ui = Ui 0时，时，| T(j )| 衰减很快衰减很快 显然，电路能使低于显然，电路能使低于 0的的信号顺利通过，衰减很小，信号顺利通过，衰减很小，而使高于而使高于 0的信号不易通过，的信号不易通过，衰减很大，衰减很大，称一称一 阶有源低通阶有源低通滤波器。滤波器。 为了改善滤波效果，为了改善滤波效果，使使 0 时信号衰减得时信号衰减得更快些，常将两节更快些，常将两节RC滤滤波环节串接起来，波环节串接起来，组成组成二阶有源低通滤波器。二阶有源低通滤波器。uoRFCR+ R1+ui+RC一阶一阶二阶
6、二阶 幅频特性幅频特性f021uA 0| Auf0 | T(j ) | O实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础 01F1Fioj11j111 RRRCRRUUi1jUCRRU URRU)(11Fo频率频率角角称为截止称为截止RC1: 式中0 uiuoRFCR+ R1+设输入为正弦波信号，则有设输入为正弦波信号，则有故：故：实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础 可见，电路使频率大于可见，电路使频率大于 0 的信号通过的信号通过 ，而小于，而小于 0 的信号被阻止，称为的信号被阻止，称为有源高通滤波器有源高通滤波器。 ,0时时当当 ,时时当当 20f0)(1)(j uATf0)(juAT
7、0)(j T 01Fioj11)(j)(j)(j RRUUT 0f0j1 uA其模为其模为,0时时当当 2)(jf0uAT 幅频特性幅频特性f021uA 0| Auf0 | T(j ) | O实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础 电压比较器用来比较输入信号与参考电压的大电压比较器用来比较输入信号与参考电压的大小。当两者幅度相等时输出电压产生跃变，由高电小。当两者幅度相等时输出电压产生跃变，由高电平变成低电平，或者由低电平变成高电平。由此来平变成低电平，或者由低电平变成高电平。由此来判断输入信号的判断输入信号的 大小和极性。大小和极性。 数模转换、数字仪表、自动控制和自动检测等数模转换、数字
8、仪表、自动控制和自动检测等技术领域，以及波形产生及变换等场合技术领域，以及波形产生及变换等场合 。 实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础技能训练技能训练v测量由集成运放组成的测量由集成运放组成的比例、加法、减法等基比例、加法、减法等基本运算电路的功能。本运算电路的功能。v请参考请参考P192实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础uo u+ u Uo(sat)+Uo(sat)饱和区饱和区O实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础电压传输特性电压传输特性阈值电压阈值电压(门限电平门限电平)：输出跃变所对应的输入电压。：输出跃变所对应的输入电压。 uiuoOURURuouiR2+ R1+可见，
9、在可见，在 ui =UR 处输出电压处输出电压 uo 发生跃变。发生跃变。参考电压参考电压实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础uitOUROuot +Uo (sat) Uo (sat)t1t2 当当 ui 单方向变化时，单方向变化时， uo 只变化一次。只变化一次。URuouiR2+ R1+电压传输特性电压传输特性uiuoOUR实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础ui UR，uo=+ Uo (sat)ui UR，uo= Uo (sat)URuouiR2+ R1+uiuoURR2+ R1+ uiuoOUR电压传输特性电压传输特性uiuoOUR实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础URu
10、ouiR2+ R1+uiuoURR2+ R1+Ot +Uo(sat) Uo(sat)uouitOUROuot +Uo (sat) Uo (sat)t1t2实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础UZ UZuoRDZURuouiR2+ R1+电压传输特性电压传输特性 Uo(sat) +Uo(sat)uiuoOUR实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础URuouiR2+ R1+tuituo+Uo(sat)Uo(sat)实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础RF UU当当 uo = + Uo(sat)， 则则 当当 uo = Uo(sat)， 则则iuu 门限电压受输门限电压受输出电压的控制出电
11、压的控制R2uoui+ R1+ 实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础uiuoO Uo(sat)+Uo(sat) U电压传输特性电压传输特性 UuitOuoOt+Uo(sat)Uo(sat) U U两次跳变之间具有迟两次跳变之间具有迟滞特性滞特性滞回比较器滞回比较器RFR2uoui+ R1+实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础)(o(sat)F 2 2RF 2FRURRRURRRu 可见：可见：传输特性不再对称于纵轴，传输特性不再对称于纵轴， UU +URRFR2uoui+ R1+ U U实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础o(sat)F 2 2 2URRRUUU 实用电工电子技术基
12、础实用电工电子技术基础画电压传输特性三要素画电压传输特性三要素O uI+ +UOS- -UOS实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础讨论讨论Ot uI- -UOS+ +UOSOt uO参考量参考量 UR=0模拟量模拟量 uI数字量数字量 uOR2R1+_+O uI+ +UOS- -UOS实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础1 1、用途、用途2 2、工作原理、工作原理电压比较器电压比较器归纳归纳实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础(2)(2)滞回电压比较器滞回电压比较器3 3、种类、种类(1)(1)简单电压比较器（单限）简单电压比较器（单限）单限比较器单限比较器O uO uI+UZUt
13、h滞回比较器滞回比较器+UZO uO uIUth1UZUth2实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础V2V6201010 U V 2V6201010 U实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础 V33. 1V62010105201020V33. 5V62010105201020 UU实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础课题课题6.26.2其他常用模拟集成电路认识与测试其他常用模拟集成电路认识与测试v知识与技能要点知识与技能要点v直流电源的组成及每一部分的作用；直流电源的组成及每一部分的作用；v单相半波、桥式整流的工作原理及各项指标的计算；单相半波、
14、桥式整流的工作原理及各项指标的计算；v桥式整流电容滤波电路的工作原理及各项指标的计算桥式整流电容滤波电路的工作原理及各项指标的计算v串联反馈式稳压电路的稳压原理及输出电压的计算；串联反馈式稳压电路的稳压原理及输出电压的计算；v三端集成稳压电源的应用。三端集成稳压电源的应用。 实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础单相整流、滤波、稳压电路及测试单相整流、滤波、稳压电路及测试功能：功能：把交流电压变成稳定的大小合适把交流电压变成稳定的大小合适 的直流电压。的直流电压。u4uou3u2u1实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础 整流电路整流电路 将交流电压转变为脉动的直流电压。将交流电压转变为脉
15、动的直流电压。 半波、全波、桥式和倍压整流；单相和三相整流半波、全波、桥式和倍压整流；单相和三相整流等。等。 二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。利用二极管的单向导电性利用二极管的单向导电性实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础t uDO u 负半周，负半周，Va0 时时D1,D4导通导通D2,D3截止截止电流通路电流通路:a D1RLD4bu2uC时，二极管导通，时，二极管导通，电源在给负载电源在给负载RL供电的供电的同时也给电容充电，同时也给电容充电， uC 增加，增加，uo= uC 。 CC+Cici +aDuoubRLio= uC
16、二极管承受的最高反向电压为二极管承受的最高反向电压为 。UU22DRM uoU2U2u tO tO实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础25)(3LTCR 一般取一般取1) 1) 输出电压的脉动程度与平均值输出电压的脉动程度与平均值Uo与放电时间与放电时间 常数常数RLC有关。有关。 近似估算取：近似估算取： Uo = 1. 2 U ( 桥式、全波）桥式、全波） Uo = 1. 0 U （半波）半波）U2 为了得到比较平直的输出电压为了得到比较平直的输出电压实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础有电容有电容滤波滤波 无电容滤波无电容滤波0 UooIO 结论结论 因此电容滤波适合于要求因此电
17、容滤波适合于要求输出电压较高、负载电流较输出电压较高、负载电流较小且负载变化较小的场合。小且负载变化较小的场合。 RLC 越大越大O 越高，越高，IO 越越大大整流二极管导通时间越短整流二极管导通时间越短 iD 的峰值电流越大。的峰值电流越大。iD tuoU2 tOO实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础例：例： 有一单相桥式整流滤波电路，已知交流电源频有一单相桥式整流滤波电路，已知交流电源频率率 f=50Hz，负载电阻，负载电阻 RL = 200 ，要求直流输出电，要求直流输出电压压Uo=30V，选择整流二极管及滤波电容器。，选择整流二极管及滤波电容器。V 352522DRM UU A07
18、5020030212121LOOD.RUII uRLuo+C解：解：25V1.230 21O .UU可选用二极管可选用二极管2CP11IOM =100mA UDRM =50V 实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础L uRLuo+C 实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础 滤波效果比滤波效果比LC滤波器更好，滤波器更好，但二极管的冲但二极管的冲击电流较大。击电流较大。 比比 形形 LC 滤波器的体积滤波器的体积小、成本低。小、成本低。L uRLuo+C2+C1R uRLu+C2+C1 实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础UO = UZ IR =
19、IO + IZUIUZRL (IO ) IR 设设UI一定，负载一定，负载RL变化变化UO 基本不变基本不变 IR (IRR) 基本不变基本不变 UO (UZ ) IZ +UIRL+CIOUO+uIRRDZIz限流调压限流调压稳压电路稳压电路实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础ZMOOIMmin IIRUU 1）UZ = UO2）IZM= (1.5 3) ICM3）UI = (2 3) UO4）RIIUU ominZMOIM OMZOImin IIUU ZIIRUU OMOImin实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础稳压管稳压电路具有稳压管稳压电路具有电路结构简单，负载短路时电路结构简
20、单，负载短路时, ,稳稳压管不会损坏等优点，压管不会损坏等优点，但但输出电压不能调节、负载输出电压不能调节、负载电流变化范围小、稳压性能差、输出电阻大等缺点电流变化范围小、稳压性能差、输出电阻大等缺点，下面介绍具有放大环节的串联型稳压电路下面介绍具有放大环节的串联型稳压电路稳压管稳压电路的特点稳压管稳压电路的特点实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础UiTR2UZRLUO +R3+UB+DZ+Uf+R11R 1R 串联型稳压电路由基准电压、比较放大、取样电串联型稳压电路由基准电压、比较放大、取样电路和调整元件四部分组成。路和调整元件四部分组成。调整调整元件元件比较比较放大放大基准基准电压电压
21、取样取样电路电路实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础 当由于电源电压或负载电阻的变化使输出电当由于电源电压或负载电阻的变化使输出电压压UO 升高时，有如下稳压过程：升高时，有如下稳压过程：O2121fURRRRUU ZUU )(fZuoBUUAU UO Uf UB UO IC UCE 由于引入的是串联电压负反馈，故称串联型稳由于引入的是串联电压负反馈，故称串联型稳压电路。压电路。UITR2UZRLUO +R3+UB+DZ+Uf+R11R 1R 实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础Z211BO)(1URRRUU UiTR2UZRLUO +R3+UB+DZ+Uf+R11R 1R 实用电工电
22、子技术基础实用电工电子技术基础技能训练技能训练v单相整流滤波电路参数的测试及波形观察。v请参考P196实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础单片集成稳压电源，具有体积小单片集成稳压电源，具有体积小, ,可靠性高可靠性高, ,使使用灵活用灵活, ,价格低廉等优点。价格低廉等优点。最简单的集成稳压电源只有输入，输出和公共最简单的集成稳压电源只有输入，输出和公共引出端引出端,故称之为三端集成稳压器。故称之为三端集成稳压器。1. 分类分类两位数字为输出电压值两位数字为输出电压值三三端端稳稳压压器器输出固定电压输出固定电压输出正电压输出正电压78XX 输出负电压输出负电压79XX （1. 25 37
23、V 连续可调）连续可调）实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础W7800系列稳压器外形系列稳压器外形1输入端输入端3 公共端公共端2 输出端输出端W7900系列稳压器外形系列稳压器外形1 公共端公共端3输入端输入端2 输出端输出端实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础v输出电流超过输出电流超过 1. 5 A（加散热器）（加散热器）v不需要外接元件不需要外接元件v内部有过热保护内部有过热保护v内部有过流保护内部有过流保护v调整管设有安全工作区保护调整管设有安全工作区保护v输出电压容差为输出电压容差为 4% 5V、6V、 9V、12V 、 15V、 18V、 24V等等 。实用电工电子技术基础
24、实用电工电子技术基础 ( 反映当负载电流和环境温度不变时，电网电压波反映当负载电流和环境温度不变时，电网电压波动对稳压电路的影响。动对稳压电路的影响。0 0 o 100oo TIIU% UUUS ( 反映当输入电压和环境温度不变时，输出电流变反映当输入电压和环境温度不变时，输出电流变化时输出电压保持稳定的能力，即稳压电路的带负载化时输出电压保持稳定的能力，即稳压电路的带负载能力。能力。00ooI %100 I T UUUS 0.0050.02% 0.11.0%实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础(3) 输出电压输出电压 UO (6) 最大输入电压最大输入电压 UiM (7) 最大功耗最大功
25、耗 PM OMOIMM)(IUUP (4) 最大输出电流最大输出电流 IOM (5) 最小输入、输出电压差最小输入、输出电压差 (Ui -UO ) min 实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础输出为固定正电压时的接法如图所示。输出为固定正电压时的接法如图所示。COW7805CiUi+_+_UO123 0.11 F1 F实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础23220V 24V+C 24V+CW7815Ci+15V123CiW79151COCO 15V1 F1 F0.33 F0.33 F1000 F1000 F实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础 COW78XXCiUI+_+_UO123UXXUZRDZ+_+_IO= I2 + IC 当当 IO较小时，较小时，UR较小，较小，T截止截止 ，IC=0。COW78XXCiUI+_+_UO123RURICI2IOT+ R 可由功率管可由功率管 T的的UBE和稳压器的和稳压器的IOM确定确定, 即即R UBE /IOM 。实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础)V1(25112ORR.U 流过调整端电流流过调整端电流 100 A，在要求不高的场合它，在要求不高的场合它在在R2上的压降可以忽略上的压降可以忽略COCW117CiUi+_+_UO321 AdjR1R2240 1F0.1F实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础