集成運放的應(yīng)用 PPT課件

對比較器電路的分析不能像對放大電路和運算電路的方法。一般的分析方對比較器電路的分析不能像對放大電路和運算電路的方法。一般的分析方法是集中在輸出跳變得瞬間所對應(yīng)的法是集中在輸出跳變得瞬間所對應(yīng)的ui來分析來分析uo與與ui的對應(yīng)關(guān)系。這時可的對應(yīng)關(guān)系。這時可認為電路滿足認為電路滿足uiP=uiN，iP=iN=0，ui=uT。 一般電壓比較器按一般電壓比較器按uT的不同和連接方式的不同可的不同和連接方式的不同可以有：以有：單門限比較器單門限比較器滯回比較器滯回比較器雙限比較器雙限比較器第1頁/共57頁 實際計算過程中采用理實際計算過程中采用理想運放代替實際運放誤差想運放代替實際運放誤差很小。很小。二、集成運放兩個工作區(qū)二、集成運放兩個工作區(qū)域域1、理想運放工作在線性區(qū)時的、理想運放工作在線性區(qū)時的特點特點輸出電壓與其兩個輸入端的電壓之間存輸出電壓與其兩個輸入端的電壓之間存在線性放大關(guān)系，即在線性放大關(guān)系，即)(odO uuAu第2頁/共57頁理想運放工作在線性區(qū)特點：理想運放工作在線性區(qū)特點：（1） 理想運放的差模輸入電壓理想運放的差模輸入電壓等于零等于零0)(odO Auuu uu“虛短虛短”（2） 理想運放的輸入電流等于零理想運放的輸入電流等于零由于由于 rid = ，兩個輸入端均沒有電流，即兩個輸入端均沒有電流，即0 ii“虛斷虛斷”第3頁/共57頁2、理想運放工作在非線性區(qū)時的特點、理想運放工作在非線性區(qū)時的特點傳輸特性傳輸特性理想運放工作在非線性區(qū)特點：理想運放工作在非線性區(qū)特點：（1） uO 的值只有兩種可能的值只有兩種可能當當 u+ u 時，時，uO = + UOPP當當 u+ UT 時，時，VO = VOH 若若 Ui UT 時，時，VO = VOL根據(jù)根據(jù)uT的取值不同可分為過零的取值不同可分為過零比較器和一般門限比較器。比較器和一般門限比較器。第20頁/共57頁 過零比較器用途非常廣泛，在交流調(diào)壓、電過零比較器用途非常廣泛，在交流調(diào)壓、電氣控制系統(tǒng)中經(jīng)常使用。根據(jù)所接輸入端得不同氣控制系統(tǒng)中經(jīng)常使用。根據(jù)所接輸入端得不同可以有同相過零比較器和反相過零比較器?？梢杂型噙^零比較器和反相過零比較器。第21頁/共57頁一般門限比較器一般門限比較器當當uT0條件下構(gòu)成的比較器，有兩種電路形式。條件下構(gòu)成的比較器，有兩種電路形式。uREF為參考電壓，根據(jù)比為參考電壓，根據(jù)比較器在臨界狀態(tài)條件可較器在臨界狀態(tài)條件可求得電路的閾值電壓。求得電路的閾值電壓。0uuRRRuRRRuPREF212i211N REF12iTuRRuu ZoOL,oNTiREFuuUu0uuu0u 時時，當當?shù)?2頁/共57頁第23頁/共57頁第24頁/共57頁二、滯回比較器二、滯回比較器單門限電壓比較器結(jié)構(gòu)簡單，靈敏度高。但抗干單門限電壓比較器結(jié)構(gòu)簡單，靈敏度高。但抗干擾能力差，如輸入電壓在擾能力差，如輸入電壓在uT附近時會造成附近時會造成uo反反復(fù)跳動，造成比較器工作不穩(wěn)定。復(fù)跳動，造成比較器工作不穩(wěn)定。為解決這一問題，可將比較器設(shè)置兩個閾值，只為解決這一問題，可將比較器設(shè)置兩個閾值，只要干擾信號不超過這兩個閾值比較器就不會跳要干擾信號不超過這兩個閾值比較器就不會跳變，從而提高比較器的抗干擾能力。利用這種變，從而提高比較器的抗干擾能力。利用這種思想設(shè)計出來的電壓比較器稱為滯回比較器。思想設(shè)計出來的電壓比較器稱為滯回比較器。或稱施密特觸發(fā)器。或稱施密特觸發(fā)器。第25頁/共57頁電路構(gòu)成電路構(gòu)成如圖所示，電路是在單門限比較器基礎(chǔ)上增加了正反饋電路實如圖所示，電路是在單門限比較器基礎(chǔ)上增加了正反饋電路實現(xiàn)的?，F(xiàn)的。第26頁/共57頁第27頁/共57頁第28頁/共57頁第29頁/共57頁第30頁/共57頁三、雙限比較器三、雙限比較器第31頁/共57頁第32頁/共57頁第33頁/共57頁第四節(jié)第四節(jié) 正弦波震蕩電路正弦波震蕩電路正弦波振蕩電路的基礎(chǔ)知識正弦波振蕩電路的基礎(chǔ)知識自激振蕩現(xiàn)象自激振蕩現(xiàn)象 擴音系統(tǒng)在使用中有時會發(fā)出刺耳的嘯叫擴音系統(tǒng)在使用中有時會發(fā)出刺耳的嘯叫聲聲, , 其形成的過程如圖所示。其形成的過程如圖所示。 擴音機揚聲器話筒第34頁/共57頁一、產(chǎn)生震蕩條件和正弦震蕩電路一、產(chǎn)生震蕩條件和正弦震蕩電路第35頁/共57頁 1 1、正弦波振蕩的形成過程、正弦波振蕩的形成過程 放大電路在接通電源的瞬間放大電路在接通電源的瞬間, , 隨著電源電壓由零開始的突然增隨著電源電壓由零開始的突然增 大大, , 電路受到擾動電路受到擾動, , 在放大器的在放大器的 輸入端產(chǎn)生一個微弱的擾動電壓輸入端產(chǎn)生一個微弱的擾動電壓 u ui i, , 經(jīng)放大器放大、經(jīng)放大器放大、 正反饋正反饋, , 再再 放大、再反饋放大、再反饋, , 如此反復(fù)循如此反復(fù)循 環(huán)環(huán), , 輸出信號的幅度很快增加。輸出信號的幅度很快增加。 這個擾動電壓包括從低頻到甚高頻的各種頻率的諧波成分。這個擾動電壓包括從低頻到甚高頻的各種頻率的諧波成分。 為了能得到我為了能得到我們所需要頻率的正弦波信號們所需要頻率的正弦波信號, , 必須增加選頻網(wǎng)絡(luò)必須增加選頻網(wǎng)絡(luò), , 只有在選頻網(wǎng)絡(luò)中心頻率只有在選頻網(wǎng)絡(luò)中心頻率上的信號能通過上的信號能通過, , 其他頻率的信號被抑制其他頻率的信號被抑制, , 在輸出端就會得到如圖在輸出端就會得到如圖abab段所示段所示的起振波形。的起振波形。 Uo.Obac起振穩(wěn)幅t第36頁/共57頁第37頁/共57頁第38頁/共57頁第39頁/共57頁第40頁/共57頁第41頁/共57頁第42頁/共57頁RCRC橋式振蕩電路橋式振蕩電路R1RfV2V1R2RCCRuo RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)：正反饋、選頻網(wǎng)絡(luò)集成運放A：放大網(wǎng)絡(luò) V1、V2：穩(wěn)幅環(huán)節(jié)A第43頁/共57頁 在圖中在圖中,集成運放組成一個同相放大器集成運放組成一個同相放大器,它的輸它的輸出電壓出電壓uo作為作為RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的輸入電壓串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的輸入電壓,而將而將RC串并聯(lián)串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的輸出電壓作為放大器的輸入電壓網(wǎng)絡(luò)的輸出電壓作為放大器的輸入電壓,當當f=f0時時,RC串串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的相位移為零并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的相位移為零, 放大器是同相放大器放大器是同相放大器,電路的總電路的總相位移是零相位移是零,滿足相位平衡條件滿足相位平衡條件,而對于其他頻率的信而對于其他頻率的信號號,RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的相位移不為零串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的相位移不為零,不滿足相位平衡條件。不滿足相位平衡條件。由于由于RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)在串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)在 f=f0 時的傳輸系數(shù)時的傳輸系數(shù)F1/3,因此因此要求放大器的總電壓增益要求放大器的總電壓增益Au應(yīng)大于應(yīng)大于3,這對于集成運放組這對于集成運放組成的同相放大器來說是很容易滿足的。由成的同相放大器來說是很容易滿足的。由R1、Rf、V1、V2及及R2構(gòu)成負反饋支路構(gòu)成負反饋支路,它與集成運放形成了同相輸入它與集成運放形成了同相輸入比例運算放大器。比例運算放大器。 第44頁/共57頁第45頁/共57頁第五節(jié)第五節(jié) 串聯(lián)型穩(wěn)壓電源串聯(lián)型穩(wěn)壓電源 穩(wěn)壓二極管的缺點是工作電流較小，穩(wěn)定電壓值不穩(wěn)壓二極管的缺點是工作電流較小，穩(wěn)定電壓值不能連續(xù)調(diào)節(jié)。線性串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的工作電流較大，輸能連續(xù)調(diào)節(jié)。線性串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的工作電流較大，輸出電壓一般可連續(xù)調(diào)節(jié)，穩(wěn)壓性能優(yōu)越。目前這種穩(wěn)壓出電壓一般可連續(xù)調(diào)節(jié)，穩(wěn)壓性能優(yōu)越。目前這種穩(wěn)壓電源已經(jīng)制成單片集成電路，廣泛應(yīng)用在各種電子儀器電源已經(jīng)制成單片集成電路，廣泛應(yīng)用在各種電子儀器和電子電路之中。線性串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的缺點是損耗較和電子電路之中。線性串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的缺點是損耗較大，效率低。大，效率低。第46頁/共57頁一、線性串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的工作原理一、線性串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的工作原理 顯然，顯然，V VO O =V =VI I-V-VR R，當，當V VI I增加增加時，時，R R 受控制而增加，使受控制而增加，使V VR R增加，增加，從而在一定程度上抵消了從而在一定程度上抵消了V VI I增加增加對輸出電壓的影響。若負載電流對輸出電壓的影響。若負載電流I IL L增加，增加，R R受控制而減小，使受控制而減小，使V VR R減小，從而在一定程度上抵消了減小，從而在一定程度上抵消了因因I IL L增加，使增加，使V VI I減小，對輸出電減小，對輸出電壓減小的影響。壓減小的影響。第47頁/共57頁 在實際電路中，可變電阻在實際電路中，可變電阻R R是用一個三極管來替代的，是用一個三極管來替代的，控制基極電位，從而就控制了三極管的管壓降控制基極電位，從而就控制了三極管的管壓降V VCECE，V VCECE相當于相當于V VR R。要想輸出電壓穩(wěn)定，必須按電壓負反饋電路。要想輸出電壓穩(wěn)定，必須按電壓負反饋電路的模式來構(gòu)成串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。典型的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的模式來構(gòu)成串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。典型的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路如圖所示。它由調(diào)整管、放大環(huán)節(jié)、比較環(huán)節(jié)、基準電如圖所示。它由調(diào)整管、放大環(huán)節(jié)、比較環(huán)節(jié)、基準電壓源幾個部分組成。壓源幾個部分組成。第48頁/共57頁1 1、輸入電壓變化，負載電流保持不變、輸入電壓變化，負載電流保持不變 輸入電壓輸入電壓VI的增加，必然會使輸出電壓的增加，必然會使輸出電壓VO有所增有所增加，輸出電壓經(jīng)過取樣電路取出一部分信號加，輸出電壓經(jīng)過取樣電路取出一部分信號Vf與基準與基準源電壓源電壓VREF比較，獲得誤差信號比較，獲得誤差信號V。誤差信號經(jīng)放。誤差信號經(jīng)放大后，用大后，用VO1去控制調(diào)整管的管壓降去控制調(diào)整管的管壓降VCE增加，從而增加，從而抵消輸入電壓增加的影響。抵消輸入電壓增加的影響。 VIVOVfVO1VCEVO第49頁/共57頁第50頁/共57頁負載電流變化，輸入電壓保持不變負載電流變化，輸入電壓保持不變 負載電流負載電流IL的增加，必然會使輸入電壓的增加，必然會使輸入電壓VI有所減有所減小，輸出電壓小，輸出電壓VO必然有所下降，經(jīng)過取樣電路取出必然有所下降，經(jīng)過取樣電路取出一部分信號一部分信號Vf與基準源電壓與基準源電壓VREF比較，獲得的誤差比較，獲得的誤差信號使信號使VO1增加，從而使調(diào)整管的管壓降增加，從而使調(diào)整管的管壓降VCE下降，下降，從而抵消因從而抵消因IL增加，使輸入電壓減小的影響。增加，使輸入電壓減小的影響。 ILVIVOVfVO1VCEVO第51頁/共57頁 串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的內(nèi)阻很小，如果輸出端短路，則輸出短路電流很大。串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的內(nèi)阻很小，如果輸出端短路，則輸出短路電流很大。同時輸入電壓將全部降落在調(diào)整管上，使調(diào)整管的功耗大大增加，調(diào)整管同時輸入電壓將全部降落在調(diào)整管上，使調(diào)整管的功耗大大增加，調(diào)整管將因過損耗發(fā)熱而損壞，為此必須對穩(wěn)壓電源的短路進行保護。過載也會將因過損耗發(fā)熱而損壞，為此必須對穩(wěn)壓電源的短路進行保護。過載也會造成損壞。造成損壞。（書上例子）（書上例子）第52頁/共57頁 將串聯(lián)穩(wěn)壓電源和保護電路集成在一起就是集成穩(wěn)壓器。早期的集成穩(wěn)壓將串聯(lián)穩(wěn)壓電源和保護電路集成在一起就是集成穩(wěn)壓器。早期的集成穩(wěn)壓器外引線較多，現(xiàn)在的集成穩(wěn)壓器只有三個：輸入端、輸出端和公共端，器外引線較多，現(xiàn)在的集成穩(wěn)壓器只有三個：輸入端、輸出端和公共端，稱為三端集成穩(wěn)壓器。稱為三端集成穩(wěn)壓器。第53頁/共57頁特點：體積小特點：體積小,可靠性高可靠性高,使用靈活使用靈活,價格低廉價格低廉內(nèi)部電路：串聯(lián)型晶體管穩(wěn)壓電路內(nèi)部電路：串聯(lián)型晶體管穩(wěn)壓電路類型：類型：W7800系列系列 穩(wěn)定正電壓穩(wěn)定正電壓 W7805 輸出輸出+5V W7809 輸出輸出+9V W7812 輸出輸出+12V W7815 輸出輸出+15V W7900系列系列 穩(wěn)定負電壓穩(wěn)定負電壓 W7905 輸出輸出-5V W7909 輸出輸出-9V W7912 輸出輸出-12V W7915 輸出輸出-15V第54頁/共57頁 集成穩(wěn)壓電路集成穩(wěn)壓電路123第55頁/共57頁第56頁/共57頁感謝您的觀看。第57頁/共57頁