2022-2023学年高二物理竞赛课件:集成运算放大器(共12张PPT)

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2022-2023学年高二物理竞赛课件:集成运算放大器(共12张PPT)

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(共12张PPT)
集成运算放大器
集成运算放大器
集成电路基础知识
中间级
输入级
输出级
偏置电路
输入级:要求输入电阻高,差模放大倍数高,抑制零点漂移和共模干扰信号的能力强。都采用差分放大电路。
中间级:要求电压放大倍数高。常采用带恒流源的共发射极放大电路构成。
集成运算放大器
集成电路基础知识
中间级
输入级
输出级
偏置电路
偏置电路:为各级放大电路提供稳定和合适的偏置电流,决定各级的静态工作点,一般由恒流源电路构成。
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。
集成运算放大器
集成电路基础知识


u--
u+
uo
国际符号:
国内符号:
集成运放的特点:
开环电压放大倍数Ao大
差模输入电阻rid大
输出电阻ro小
同相输入端
反相输入端
输出端
共模抑制比KCMRR大
集成逻辑门电路
集成逻辑运算及其门电路
逻辑门电路是数字电路中最基本的逻辑元件。
所谓门就是一种开关,它能按照一定的条件去控制信号的通过或不通过。
门电路的输入和输出之间存在一定的逻辑关系(因果关系),所以门电路又称为逻辑门电路。
基本逻辑关系为“与”、“或”、“非”三种。
由电子电路实现逻辑运算时,它的输入和输出信号都是用电位(或称电平)的高低表示的。高电平和低电平都不是一个固定的数值,而是有一定的变化范围。
理想运算放大器
理想运放工作在线性区的特点
uo = Auo(u+– u– ), Auo , rid
所以(1) 差模输入电压约等于 0
即 u+= u– ,称“虚短”
(2) 输入电流约等于 0
即 i+= i– 0 ,称“虚断”
电压传输特性
+
+

uo
u–
u+
i+
i–


Auo越大,运放的线性范围越小,必须加负反馈才能使其工作于线性区。
2. 理想运放工作在饱和区的特点
(1) 输出只有两种可能, ±UOM
(2) 仍存在“虚断”现象
当 u+> u– 时, uo = + UOM
u+< u– 时, uo = – UOM
不存在 “虚短”现象
u+– u–
uo
线性区
–UOM
+UOM
O
饱和区
晶体管的伏安特性
双极型晶体管
工作在放大状态,利用IB对IC的控制作用。
a)用于交流放大电路
IC≈0, c、e之间相当于断路,
三极管相当于一个开关处于断开状态。
UCES ≈0, c、e之间相当于短路,
三极管相当于一个开关处于接通状态。
b)用于数字电路
工作在截止或饱和状态,利用其开关特性。
截止时:
饱和时:
“开”
“关”
(2)字母表示晶体管的材料与类型。如A表示PNP型锗管,B表示NPN型锗管,C表示PNP型硅管,D表示NPN型硅管。
(3)由字母组成,表示器件类型,即表明管子的功能。   如: X表示低频小功率管, G表示高频小功率管,
D表示低频大功率管, A表示高频大功率管。
晶体管型号一般由五部分组成,如3AX31A、3DG12B、3CG14G等。下面以3DG12B为例说明各部分的含义。
(1) 数字表示电极数目。“3”代表晶体管。
(4)用数字表示晶体管的序号。
(5)由字母组成,表示晶体管的规格号。
常见晶体管的外形结构
实物照片
1.写出三极管的三种工作状态,并说明在三种状态下发射结、集电结的偏置状况。
2.在电路中测得各三极管的三个电极对地电位如下图所示,其中NPN型为硅管,PNP型为锗管,判断各三极管的工作状态。
截止
放大
饱和
3.今测得放大电路中一个三极管的各极对地电位分别为-1V,-1.3V,-6V,试判别三极管的三个电极,并说明是硅管还是锗管,是NPN型还是PNP型。
4.已知放大电路中一个三极管的各极对地电位 分别为 2.3V,3V,6V,试判别管子的类型、管子的三个电极,并说明是硅管还是锗管。
NPN型各极电位:
VC> VB>VE 集电极电位最高
VE> VB>VC 发射极电位最高
PNP型各极电位:
硅管︱UBE ︱=0.7V
锗管︱UBE ︱=0.3V
5.放大电路中晶体管T1、T2、T3的电流如下所示。试指出每只晶体管的B、C、E极,判断晶体管是NPN型还是PNP型?
⑴ I1 = 0.01mA I2 = 2mA I3 = -2.01mA
⑵ I1 = 2mA I2 = -0.02mA I3 = -1.98mA
⑶ I1 = -3mA I2 = 3.03mA I3 = -0.03mA
IB
IC
IE
NPN型
PNP型
PNP型
IE
IC
IB
IE
IB
IC

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