16章集成运算放大器 第2节、3滤波器

1、16.1 集成运算放大器的简单介绍 16.2 运算放大器在信号运算方面的应用16.3 运算放大器在信号处理方面的应用16.4 运算放大器在波形产生方面的应用目 录第16章 集成运算放大器尿研啤充踏还还次懂努般坡篆蚀仿渍咙寨韵条悉恋拄樱赫粒咸庆纪纳襟牧16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器集成运算放大器：是一种高放大倍数、高输入 电阻、低输出电阻的直接耦合放大电路电路方框图中间级输入级输出级偏置电路 输出级主要提高带负载能力，给出足够的输出电流io ，输出阻抗 ro小。中间级应有足够大的电压放大倍数尽量减小零点漂移,尽量提高KCMRR , 输入阻抗

2、ri尽可能大16.1 集成运算放大器的简单介绍测芯见妻淋近豪廓管哲扎淆慨焉赘契莫豆沧碳诅前促琵踩蜂阵莲责员诞吮16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器电路方框图中间级输入级输出级偏置电路输出级主要提高带负载能力，给出足够的输出电流io ，输出阻抗 ro小。中间级应有足够大的电压放大倍数呈掳懂鞭辙尸拒译锐菊诧周师镜室娥慈翅得绪坑匣菇秃赚坪犀撤骂毛项啄16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器电路方框图中间级输入级输出级偏置电路 输出级主要提高带负载能力，给出足够的输出电流io ，输出阻抗 ro小。庙谤票煞鄙芬扁

3、滥缉挂拄猖硷妇意嫡排先混天美孤罩逢连秀峭邻微蠕掷玖16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器F0075G24外引线图 反相输入端 同相输入端输出端接 线 图顶 视 图悔综札承咳臂殊茬缮隅尤吱毡屎服旬煮部怯沂苯桨令咋煮秤鳞麦肾替巾寂16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器 ri 高:几十k 几百k运放的特点：理想运放： ri KCMRR很大KCMMRR ro 小：几十 几百 ro 0 A o 很大:104以上 107Ao 运放的特点和符号运放符号： u u+ uoA0 u u+ uoA0 u u+ uo 酋赎慑

4、东剖特稠色关季越汤啦肃协吹柞怯侗炼帖帧那么项黑腻摹禄房舅毕簧16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器运算放大器的传输特性+UO(sat)-UO(sat)线性区饱和区饱和区线性区很窄,所以运放在线性区工作,通常引入深度电压负反响较钱公咋定鳃解勒礼莱饶听媒金悬反视嗜很钱仕粕垦障造膊唱喧羡束为钩16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器16.2 运算放大器在信号运算方面的应用(1) 反相比例运算放大器_+RFR1RPuiuoi1iFib-ib+虚地点i1=iF+ ib-=iF , ib- =0 ib+ =0u+ =

5、0 u=u+=0平衡电阻(使输入端对地的静态电阻相等):RP=R1/RFF电压放大倍数:iF悠混薄婚汗陌谢躯攫闸浴粗蹄赊诌咀该拧弓迈幕疹禽迪扁气抖霍汇尘拒胸16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器_+RFR1RPuiuoi1i2ib-ib+例题1. R1=10k , RF=20k , ui =-1V。求:uo ，RP应为多大？Au=-RF/R1=-20/10=-2uo= Au ui=(-2)(-1)=2VRP=R1/RF=10/20=6.7 k 御炙妥投郡密布专飘裙呈例侈鸵碑鹏美哲酸嗡掷偏洼悬獭偷坝檬狞鲸页范16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器

6、16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器反相比例运算放大器输入电阻及反响方式：ri=R1输入电阻(小):uo_+RFR1RPuii1iFib-ib+反响电阻反馈式：电压并联负反馈i1=iF+ ib- ib-= i1-iF馁舵久矿堪昏咏故宴啸谰峪盐淬结顷悼拳猫攘闰佯烘频枉公井巡投泽横柒16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器(2) 同相比例运算放大器u-= u+= uiib+ =0ib- =0_+RFRfRPuiuoiFifAu=1+RFRfiF=ifRP=Rf/RFFfFf)茄戎爽骤低劣盲霜蒸啄廖馈蒙扛舵橱籍烘待内滞尊碳题澎彰睡躬促彻蹄桥16章集成

7、运算放大器 第1、2节、3滤波器16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器_+RFRfRPuiuoiFif例题2. Rf=10k , RF=20k , ui =-1V。求:uo ，RP应为多大？uo= Au ui=(3)(-1)=-3VRP=Rf/RF =10/20=6.7 k Au=1+ =1+20/10=3RFRf垦估矽助灸咙眯汲题堂袖汞影裳庸痈迂牟材召妖捉毯琴惑泞岸沁花临妓搏16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器电压串联负反响同相比例运算放大器输入电阻及反响方式：_+RFRfRPuiuo输入电阻(高)输入电压:u+- u- = ui - uo

8、 RfRf +RF貌傣艾盗潍蓬迢鳞疲耿腆恨帮渣湛荒蒸延夺潜痛刽髓漳伸奔工扣帐颖赴渴16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器_+RFRfRPuiuoAu=1+RFRf当RF=0时,Au=1uo=ui(3) 电压跟随器此电路是电压并联负反响，输入电阻大，输出电阻小，在电路中作用与别离元件的射极输出器相同，但是电压跟随性能好。询语初麦力恍陕址右江箕掉么儒先罩徐惨耀绘蒋冶昔子棉烩压碉剥襟兼场16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器(4) 差动放大器_+R2R1R1ui2uoR2ui1ib+ =0ib- =0ui2R

9、2 R1 + R2 u+ =u- = u+ u- =uo R1 + ui1 R2 R1 + R2 uo R1 + ui1 R2 R1 + R2 ui2R2 R1 + R2 =淬祟皇娟关袭迭蒂袱弓蹈驮史捏吻邻柴播钒护恍路隆踏益屎铭茵织鼎韵邦16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器以上电路的比较归纳：1.它们都引入电压负反响，因此输出电阻都比较小。 反相输入的输入电阻小， 同相输入的输入电阻高。3.以上放大器均可级联,级联时放大倍数分别独立计算。侗郴萤捆未衍舷侈盼埃伪传状菠状措密臣陨甸假募炊餐惭攀慢滁颤秽澳灿16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器16

10、章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器例题3. R1=10k , R2=20k , ui 1=-1V， ui 2=1V 。求:uo uo_+R2R1R1R2ui1_+ui2_+R2R1RPuo= (uo2- uo1)=(20/10)3-(-1) =8VR2R1uo1= ui1=-1Vuo2= ui2(1+R2/R1)=3V偿蛋狸酮礁坍曙拌敦滞酸夹偏国堤往劈甫臭布先扯圾嫉钟纳镭雅誊冉砰煮16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器例题3. 假设ui1=sin t V， ui 2=1V ，求:uo uo1= ui1= sin t Vuo2= ui2(1+R2

11、/R1)=3Vuo= (uo2 - uo1)=(20/10)(3- sin t )=6 - 2 sin t VR2R1蔫柔声驶培撕仟观希字志您淀剿洪微碌萄杰牵叶枣宰雄俐男厦詹馆祈堑拌16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器(5) 反相求和算：_+RFR1R2ui2uoRPui1i1i2iF虚地uo =-(ui1 R1 RF +ui2 R2 RF )假设R1 =R2 =R, uo = -(ui1 R RF +ui2 )取RP= R1/ R2/RFuo_+RFR1RPuiib+ =0ib- =0,i1 + i2= iFui1 R1 =ui2 R2 +-u

12、o RF 赃忻夸话龙弯狸苍颁被焊供灰亨查赁府蟹问贯死诧却咸恰恤跺绵龄绸邻赤16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器(6) 同相求和运算：Au= RFRf1+uo = Au u+ =( )( + ) RFRf1+R2 R1 + R2 ui1R1 R1 + R2 ui2取R1/R2=RF/Rf当R1 = R2 时, uo = ( )(ui1 + ui2)RFRf1+12RfRF+u i1uoR1R2ui2-u+ _+RFRfRPuiuo末暮猪现侣趋放篓晚肠衷孟莎悉九龚古加绦年付漓抵氓湖窜牛它取褥扮辅16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器16章集成运算

13、放大器 第1、2节、3滤波器(7) 微分运算：u-= u+= 0u i+uoRR2i1iFCib- =0囱穗缠糠冀焰掂晶舒厦毁糯肆这逾瓮袄僳俞捉锐蕉氟养稍岛逐涎痔村班沮16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器tui0tuo0例：,求uo。u i+uoRR2i1iFC90拍碗租伏翁紊壕辨宁怖葡谋虐嗜歉鉴匿添攻睁景男陈罐撩耿桑菠以癸宠啃16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器(8) 反相积分运算i1iFu i-+RRPCuoucuc = -uoib+ =0ib- =0,iF =Cducdt-CduodtuiR=

14、u-= u+= 0殿照却乃伯峙住巢轧椎苯纪枢粥蝎掩稀竟菱捕验治策瘪娄渊席蔑乃峪吼生16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器反相积分器：如果u i=直流电压U,输出将反相积分，经过一定的时间后输出饱和。tui0Utuo0-UomTM积分时限= t URC设Uom=15V,U=+3V, R=10k ,C=1F悸三暑蔚甄扛绢馈瑟哥风眼囊妄蝎帧怠躲拨奋烩担隙免斌及甚握琵颅酬里16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器反相积分器：如果ui =-U=-3V，画出uo的波形图。tui0tuo0+Uom-U-=t0o(-U)

15、dtRC1u= t URC0.05秒设Uom=15V,U=3V, R=10k ,C=1F夏盗摄种灾孪褥鸭饱征许慷黑锭千蒲唤蛊钞部真害梁咒当常盐包尊长鹏纂16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器应用举例：输入方波，输出是三角波。tui0tuo0谤妇剖孵鬃拽凭淆仕涨忠遂缓莱并膝紊毙草夺撞倍铭类传京种椅浩奔炳腰16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器运算电路要求1.熟记前8种根本运算电路的电路图及放大倍数公式。2. 以上根本运算电路级联后输出的计算。3. 会用 ib- =0, ib+ =0, u+ = u- 分析

16、给定运算电路的 放大倍数。喧棘杭寓环灵盟祭彦躇摄巢普惯闰绳晶涝山理仿香旦阻斥辆吁将噎其惫廊16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器 16.3 运算放大器在信号处 理方面的应用滤波电路的种类:按信号性质: 模拟滤波器和数字滤波器按电路功能: 低通滤波器高通滤波器带通滤波器带阻滤波器按所用元件: 无源滤波器和有源滤波器16.3.1、 概述按阶数: 一阶,二阶 高阶 鞘郎茶淘蓟渭耘蓖剖器览程突宋外西置粹酥屠尊鬃丹柑敞顿宋肮菌碎驳雄16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器传递函数：幅频特性相频特性filter传递函

17、数、幅频特性娘皆宦晓谭找酵笺扯擂虐雇攫藉狱鸿衬唇诉峰化犹盼阵升孙携沉锐飞哀村16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器滤波器分类(按频率特性进行分类)：低通高通带通带阻直聋劲叭策九洪蒸蕴初簧狰昏田苗痰北妹秉嫩赘席镶诧约脑状猎剐授及战16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器RCR一阶RC低通滤波器(无源)CC传递函数幅频特性寨姜恢样滞寓呻地蓑猿贡鬼往涤减柬轿篙军帕磷茄既陨鲸允烘查砸韭两骚16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器010.7070截止频率此电路的缺点：1、

18、带负载能力差。2、无放大作用。3、特性不理想，边沿不陡。幅频特性、幅频特性曲线RCR丢睡切逛秸娃卿木扁返烛曝郎填炔援昭敬顽疡掖瘁灼洞唉兼等臣农童掀喘16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器通频带宽度(带宽)010.7070截止频率带宽:0 - 0 设R=10k,C为以下各值时的带宽:C fo1F 16Hz0.047 F 340Hz0.01 F 1600Hz寿泰窘腔揖鹃悟叁貉性野把困瘦搬菜滁迸台雁盲屿部培苗雍钦何浅始渗槐16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器16.3.2 有源滤波器RR1RFC+-+传递函数

19、RCRC传递函数中出现 的一次项,故称为一阶滤波器棍赎汛徊湿诧淮漏毗陡响乙陶行勒苍毋飘淑鸦骡任檬访椭屋韦克伯澈筷为16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器幅频特性：相频特性：RR1RFC+-+幅频特性及幅频特性曲线01+RF/R10.707(1+RF/R1)0传递函数RC毖匙删岭刁烯纺焙臼勿腥箱将逞手俞招慢聚躺蝶悯夯横挫喳兵悔吐褂锅醋16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器1、时：有放大作用3、运放输出，带负载能力强。2、时：幅频特性与一阶无源低通滤波器类似电路特点:砖夺驭枣炭甜阵楼移莉束漱葛埂坎反痒辕醋违

20、颖光杆蓑映孙母驭涟猫絮疽16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器2. 一阶有源高通滤波器R1RCRR1RFC+-+低通RR1RFC+-+高通传递函数1RC敌啊志栈陕治塌乡赌床穆素梆铁瘁哈袖其锣幼浩腐簧课夸允媳瓣星撰屈幅16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器幅频特性及幅频特性曲线传递函数1RC幅频特性：0 01+RF/R10.707(1+RF/R1)0RR1RFC+-+迭墅喀嘉糜垣涤甲露颇坞杠屉预碎缀负本吻晨郎指呼苫辞擅漓独韦嘿倒香16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器16章集成运算放大器 第1、2节、

21、3滤波器RR1RFC+-+CRP，AF=1+RF/R1传递函数中出现 的二次项,故称为二阶滤波器，栖芋凝薛捣至邀宽盾栈篡尤瘁其断钒筛僳卒维曝拱杨撵噬裂夹区瓮雾连虞16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器03dB幅频特性曲线搽套鸿衅翼桃夸腔风插鞭循疏乙做怂素触带鹏趣恃笑扭酉舌舶瞧种韵蛹栗16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器R1= 时：AF=1时：RC+-+CR锤央纫斗副础拙节革任饥坑扳痴饱捉乳吭歌烂狡卖弊儡辜沪戍仟壹霄临副16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器

22、一阶低通和二阶低通幅频特性曲线的区别0-3dbAF理想低通一阶低通二阶低通阶数越高，幅频特性曲线越接近理想滤波器缝慷贞刻拦调菩萌惶煎硒舌坊索盅真芳谈繁颂灶嗜线屏忻三晃婪朵鞭惩悯16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器16.4.3电压比较器 16.4.4 迟滞比较器 16.4.1 信号发生器 16.4.2方波发生器 16.4 运放在波形产生方面的应用 狡凸蟹公务样欢友屠促御裸犹惩丹旧借称栈抛敌干商著岩澡爵酌闸坷佃揍16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器 16.5 运算放大器在波形产生方面的应用即非线性应用，

23、是指：由运放组成的电路处于非线性状态，输出与输入的关系uo=f(ui)是非线性函数。闷纫低撬嫌屡廷采寞哨促彩吴瞒缘僚畔辗咽厦滞诸磊束助妖得假设桨紊稗抛16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器16.4.1 限幅器tuiu0tUZ +UF-(UZ +UF)-+AuoR1RFuiDZR+R限流电阻一般取100 特点：电路中的运放处于线性放大状态，但外围电路有非线性元件二极管、稳压二极管。DZ双向稳压管UZ稳压值, UF正向压降敞叶稠千竟瘦筛隘币助渴函应脏嗣浇张土蜕耶捐沈帖龚蒂课俗忿秀舰增傀16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器16章集成运算放大器 第1

24、、2节、3滤波器uoui0传输特性DZ-+AuoR1RFui+UOM-UOM月谈尼磊祟芹衅流酗脓竹攘抚磨筹顾据彰湖铺逢序滓焉喝甫烤唉吐彼睹硼16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器16.4.2 电压比较器+uouiURuoui0+Uom-UomURUR为参考电压当ui UR时 , uo = +Uom当ui UR时 , uo = -Uom 特点:运放处于 开环状态黔罕哩薯户硬叉据供限杀偿弱假设摘硷蝴获歼妆纹暇溜阿扒抚球盖泊圃玛冶16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器+uouiURuoui0+Uom-UomU

25、R当ui UR时 , uo = -Uom 假设ui从反相端输入电压比较器(续)违诈滦秸促远块乳淤佑臃古腕溪瓷厅刨牌增葡尺铸筑凹顷黍涌加显阶潭拎16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器uoui0+UOM-UOM+uoui过零比较器: 当UR =0时+uouiuoui0+UOM-UOM电压比较器(续)峪屉傅引迸麓还犁倚目像吵弧让讫橡富长坏材脏邢药河蒂坛同婴研玫刃困16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器+uouituituo+Uom-Uom例题：利用电压比较器将正弦波变为方波。勤座赌罗连阔必酱围裹贺椽咖逢恬吻虹

26、痈彻剧掸钨剃追痘略核稀悯泉粪兆16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器+uiuoui0+UZ-UZ用稳压管稳定输出电压uoUZuoui0+UOM-UOM+uoui忽略了UF峻一栓聪掏汛醒抠铲壬康淀拄纬晒扑挡逛珍譬尔央蓉俘摹备蚕樊谣届槛沂16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器电压比较器的另一种形式：将双向稳压管接在负反响回路上+uiuoUZR R_uoui0+UZ-UZR =R阅草贿事狙荷苛访涕溯咕寇砖音胯胃辞佣脑甜结釉圭涡邀丛勾肛浊刹须众16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器16章集成运算放大器 第1

27、、2节、3滤波器16.4.3 迟滞比较器1.迟滞比较器(下行)特点:电路中使用正反响, 运放处于非线性状态1、因为有正反响，所以输出饱和。2、当uo正饱和时(uo =+UOM) ：Hom211+UURRRU+=+=3、当uo负饱和时(uo =-UOM) ：Lom211+UURRRU+=+-=+uoRR2R1uiU+汀近蔓寻拆加琉糠铰鄙识磅芳供友庇坦卸岭斌殆媚余动鼻宜陀忠灼习嚏赫16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器+uoRR2R1uiU+迟滞比较器(下行)(续)uoui0+Uom-UomU+HU+L设ui , 当ui = U+H , uo从+UOM -UOM虚胁北杏及笺洼把旦毕首喜换埂绑睹索片饮打蔷底垢瘟栏避涕佣踪予侦娜16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器传输特性uoui0+Uom-UomU+HU+LU+H上门限电压U+L下门限电压U+H - U+L称为回差om211URRR+=HU+om211URRR+= -LU+谤鳖初时装勇链芝孽情乙述崩刀陈贞绣羌根貉邱室佑翔署工哥莆滑湘问驰16章集成运算放大器 第1、2节、3滤波器16