ch2运算放大器的应用.ppt

1 模拟电子 技术 2.1 集成运放的电压传输特性 集成运放有二个输入端：同相输入端和反相输入 端。同相和反相是指输入电压和输出电压的关系。 如图所示： 从外部看，运放就是一个差模信号增益高、 共模信号抑制能力强、输入电阻高、负载能力 强的双入单出放大电路。 2 模拟电子 技术 2.1 集成运放的电压传输特性 图2.1.3 运算放大器的电路模型 通常： 开环电压增益 Avo的105 （很高） 输入电阻 ri 106 （很大） 输出电阻 ro 100 （很小） vOAvo(vPvN) （ V vO V ） 注意输入输出的相位关系 3 模拟电子 技术 电压传输特性 2.1 集成运放的电压传7天连锁酒店会员输 特性 线性区很窄。 UOM饱和电压 Aud开环放大倍数 集成电路线性放大，必须引入负反馈 4 模拟电子 技术 2.2 理想集成运放 理想运放的性能指标 开环差模增益Aud= 共模抑制比KCMR= 差模输入电阻rid= 输出电阻rO=0 集成运放均为理想运放。 - 无特殊要求时均可将集成运放当作理想运放。 5 模拟电子 技术 2.3 基本运算电路 集成运放的应用首先是能构成各种运算电 路，名字由此而来。在运算电路中， 引入深度负反馈，利用不同的反馈网络实 现各种数学运算； 运放可以看成是理想的运放。 利用“虚断”和“虚短”的方法进行判断。 一、比例运算电路 二、加减运算电路及其它（加法器） 三、积分和微分运算电路 6 模拟电子 技术 2.3 比例运算电路 作用：将信号按比例放大。 类型：同相比例放大和反相比例放大。 方法：引入深度负反馈。这样输出电压与运放 的开环放大倍数无关，与输入电压和 反馈系数有关。 7 模拟电子 技术 2.3.1 同相比例运算电路 输出与输入成比例，且相位相同，故叫同相比例电路。 同相比例电路要求运放的共模抑制比高。 8 模拟电子 技术 同相比例电路的特点： 2. 共模输入电压为ui， 7天连锁酒店会员因此对运 放的共模抑制比要求高。 3. 输出电阻小，可认为是0，因此带负载能力强 。 1. 一般输入电阻大。 2.3.1 同相比例运算电路 9 模拟电子 技术 2.3.1 电压跟随器 如果同相比例电路的反馈系数为1，如图所示，则： uO= uI 输出与输入相等，且相位相同，故叫电压跟随器。 此电路是同相比例运算的特殊情况，输入电阻大，输 出电阻小。电压跟随性能好。 10 模拟电子 技术电压跟随器的作用 无电压跟随器时 负载上得到的电压 http:/www.yiba 电压跟随器时 ip0，vpvs 根据虚短和虚断有 vovn vp vs 11 模拟电子 技术 2.3.2 反向比例运算电路 图中 R=R/Rf 输出与输入成比例，且相位相反。因此叫反相比例电路 。 “虚地” 12 模拟电子 技术 反相比例电路的特点： 1. 共模输入电压为0，因此对运放的共模抑制比 要求低。 3. 输出电阻小，可认为是0，因此带负载能力强 。 2. 输入电阻小，因此对输入电流有一定的要求。 2.3.2 反向比例运算电路 13 模拟电子 技术 例1、上述比例电路，要求Ri=51K，Au=-100 ，求Rf。 电阻数值太大，精度不高，又不稳定。 解：要求 Ri=51K，即R=51K， 2.3.2 反向比例运算电路 14 模拟电子 技术 例2、T型网络反相比例电路，要求Ri=51K， Au=-100，求R4。 电阻数值较小。 解： 2.3.2 反向比例运算电路 15 模拟电子 技术 2.4 加减运算电路及其它应用 作用：将若干个输入信号之和或之差按比 例放大。 类型：同相求和和反相求和。 方法：引7天酒店会员入这样输出电压与运放的 开环放大倍数无关，与输入电压和反 馈系数有关。 16 模拟电子 技术 2.4.3 加法运算电路 还可以用叠加法来求解： 反相求和 17 模拟电子 技术 2.4.3 加法运算电路 （2）同相求和 如图所示： 18 模拟电子 技术 2.4.3 加法运算电路 输出与输入成比例，且相位相同，故叫同相比例电路。 输入电阻较小。但电阻易匹配。19 模拟电子 技术 2.4.3 加法运算电路 20 模拟电子 技术 2.4.3 减法运算电路 电路如图所示： 我们可以用叠加定理 先让反相输入端的各 信号作用： （3）加减运算 21 模拟电子 技术 2.4.3 减法运算电路 再让同相输入端的各信号作用 ，R1/ R2/ Rf= R3/ R4/ R5，则： 22 模拟电子 技术 2.4.1 求差电路（差分放大电路） 解出： 单运放的加减运算电路的特例：差动放大器 23 模拟电子 技术 减法运算电路-双运放加减运算 利用加法器和反相比例器组成的 加减运算电路 24 模拟电子 技术 加减运算电路-双运放加减运算 利用加法器和反相比例器组成的 加减运算电路 25 模拟电子 技术 微积分运算电路积分运算 微分电路与积分电路是矩形脉冲激励下的微分电路与积分电路是矩形脉冲激励下的 RC RC 电路电路 。若选取不同的时间常数，可构成输出电压波形与输。若选取不同的时间常数，可构成输出电压波形与输 入电压波形之间的特定（微分或积分）的关系。入电压波形之间的特定（微分或积分）的关系。 基本积分电路的构成原理 把反相比例电路中的反馈电阻换成电容就构成了 积分电路。 26 模拟电子 技术 微积分运算电路积分运算 充放电物理过程 27 模拟电子 技术 微积分运算电路积分运算 方波响应：输入方波，输出是三角波。 t ui 0 t uo 0 注意：只有当积分电路的时 间常数=RC比充电至饱和 的时间大很多时，才能实现 积分。它可把方波变成三角 波。 28 模拟电子 技术 微积分运算电路积分运算 （2）反相积分：如果u i=直流电压,输出将反相积分 ，经过一定的时间后输出饱和。 t ui 0 t uo 0 -Uom TM 积分时间 求积到饱和值的时间 ： 当RC=输入脉冲宽度， 输入电压和输出电压幅度相等。 当RC要大于TM，才能不饱和。正确变换三角波。 29 模拟电子 技术 例1 在图（a）所示电路中，已知输入电压uI的波 形如图（b）所示，当t0时uO0。试画出输出电 压uO的波形 30 模拟电子 技术 若t0时uO0，则t5ms时 uO10055103V2.5V。 当t15mS时 uO100(5)10103（2.5）V2.5V。 31 模拟电子 技术 基本运算电路微分运算 将积分电路中的电阻和电容的位置互换，并选取比较 小的时间常数RC，就得到了微分电路。 利用虚地和虚断概念： 32 模拟电子 技术 基本运算电路微分运算 （1）方波响应 可用于快速提取Ui 的变化信息。 33 模拟电子 技术 例2、电路如图所示，C1=C2=C，试求出uO与ui的运算 关系式。 34 模拟电子 技术 解：对于节点N： i1=iC1 对于节点P ： C1=C2 35 模拟电子 技术 因此： 36 模拟电子 技术 小结 1电路中常用的负反馈有四种组态：电压串联负反馈，电压并联负反馈 ，电流串联负反馈和电流并联负反馈。可以通过输出短路法和瞬时极性法 等方法判断电路反馈类型。包括5种反馈类型。 2负反馈电路的四种不同组态可以统一用方框图加以表示，其闭环增益 的表达式为： 3负反馈可以全面改善放大电路的性能，包括：提高放大倍数的稳定性 ，减小非线