看點:集成運算放大電路的組成和傳輸特性

2023-06-15 18:14:14 來源:沫禾電子

今天開始,繼續總結模擬電子技術典型電路的仿真

集成電路

集成電路(Integrated Circuits,IC)是指利用集成工藝,將構成電子電路的元器件(電阻、電容等)以及連接導線集成在同一個半導體芯片上(如硅片),并封裝成一個整體的電子器件。


(資料圖片僅供參考)

集成電路的分類:按集成度高低可分為小規模(SSI)、中規模(MSI)、大規模(LSI)和超大規模(VLSI);按導電類型可分為雙極型(NPN、PNP管)、單極型(MOS管)和兩者兼容的三種類型。

集成電路的引腳識別:

集成運算放大電路

集成運放是一個雙端輸入、單端輸出、差模電壓放大能力強、高輸入電阻、低輸出電阻、具有溫漂抑制能力的直接耦合的放大電路,因最早應用于數值運算,因此稱為運算放大器。與分立元件組成的放大電路相比,具有體積小、質量輕、功耗低、工作可靠、安裝方便而又價格便宜等特點。

1 集成運放的組成

①輸入級常用雙端輸入的差動放大電路構成,一般要求輸入電阻高,差模放大倍數大,抑制共模信號能力強,靜態電流小;

② 中間級常用多級共射極放大電路組成,放大倍數可達數萬倍;

③ 輸出級具有輸出電壓線性范圍寬、輸出電阻小的特點,常用互補對稱輸出電路;

④ 置電路用于向各級提供合適的靜態工作點,一般用電流源電路組成。

2 集成運放的符號

集成運放有兩個輸入端:uP(同相輸入端,“+”)和uN(反相輸入端“-”),一個輸出端uo。若輸入電壓從同相端輸入,則輸出端電壓和同相端電壓同相;若輸入電壓從反相端輸入,則輸出端電壓和反相端電壓反相。常見的集成運放符號如圖所示,其中(b)圖中的表示理想運放的開環放大倍數為無窮大。

3 集成運放的傳輸特性

(1)線性區,輸出電壓與輸入電壓(差)呈線性關系:

由于Aod很大,即使毫伏級以下的輸入信號也足以使輸出電壓飽和,從而無法實現線性放大,因此運放線性應用時通常引入深度電壓負反饋。

①虛短

集成運放工作于線性區時,Aod→∞,因此

上式表明集成運放的uP和uN近似相等,如同短路一樣,但是明顯沒有真正短路,故稱為虛假短路,簡稱“虛短”。

②虛斷

理想集成運放的輸入電阻Ri→∞,且uP-uN≈0,故可認為兩個輸入端的輸入電流為零,即

兩個輸入端如同斷開一樣,但并未真正斷路,因此成為虛假斷路,簡稱“虛斷”。

③虛地工作在線性區域的反相輸入運算放大器,因同相輸入端接地,根據“虛短”的結論,其反相輸入端的電位接近于“地”電位,其實并未接地,將這種現象稱之為“虛地”。

(2)非線性區

在非線性工作區,集成運放的輸出電壓處于飽和狀態(高電平+Uom或低電平-Uom),不再隨輸入電壓而變化。

工作在非線性工作區時,集成運放的凈輸入電流仍然近似為零(Ri→∞),因此“虛斷”仍成立。由于此時集成運放一般為開環狀態或正反饋,所以“虛短”不再成立。

第一天復工,先寫這么多吧,請注意,“虛短”、“虛斷”、“虛地”都是“虛”的,適當地玩點“虛”的有助于我們更快地理解集成運放的應用。明天繼續總結集成運放的典型應用電路。

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