运算放大器学习报告.ppt

Elan Confidential,运算放大器学习报告,张恒,目录,1.运算放大器概述 2.比例运算电路 2.1反相比例运算电路 2.2同向比例运算电路 2.3差动比例运算电路 3.求和运算电路 3.1反相求和运算电路 3.2同向求和运算电路 3.3加减法运算电路 4积分运算电路 5微分运算电路,Elan Confidential,1.运算放大器概述,运算放大器（简称“运放”）是具有很高放大倍数的电路单元。在实际电路中，通常结合反馈网络共同组成某种功能模块。由于早期应用于模拟计算机中，用以实现数学运算，故得名“运算放大器”。运放是一个从功能的角度命名的电路单元，可以由分立的器件实现，也可以实现在半导体芯片当中。随着半导体技术的发展，大部分的运放是以单芯片的形式存在。运放的种类繁多，广泛应用于电子行业当中。,Elan Confidential,2.比例运算电路,Elan Confidential,2.1反相比例运算电路 反向比例运算电路的组成如图1所示。由图可见，输入电压ui通过电阻R1加在运放的反向输入端。Rf是沟通输出和输入的通道，是电路的反馈网络。同向输入端所接的电阻RP为电路的平衡电阻 由于集成运放的净输入电压和 净输 入电流为零，因此 所以 （2-1） 图-1 从（2-1）中可以看出反向比例运算电路的比例系数是-Rf/R1，它表明输 出电压与输入电压反相，比例系数的绝对值可以是小于、等于、或大于 1的任何值,Elan Confidential,2.比例运算电路,2.2同向比例运算电路 同相输入放大电路如图2所示，信号电压通过电阻Rs加到运放的同相输入端，输出电压v0通过电阻R1和Rf反馈到运放的反相输入端，构成电压串联负反馈放大电路 。 根据虚短、虚断的概念有 (2-2) 式 (2-2) 表明，在同相输入放大电路中，比例系数是 1+ Rf/R1，输出电压与输入电压相同，且输出电压永远 大于输入电压。同相输入放大电路的突出特点是： 1） ,V0和Vs同向； 图2 2）因为引入了电压负反馈，所以它与反向比例运算电路一样具有较强的带负载能力； 3）因为引入了串联负反馈，所以其输入电阻非常高，并远大于集成运放本身的输入电阻，这是同向比例运算电路最主要的有点。,2.比例运算电路,2.3差动比例运算电路 图3所示为差动比例放大电路，其电路参数对称。运放的同向输入端和反向输入端各有一个输入信号，属于有多个输入信号的运放电路。 反相输入端 所以 （2-3） 同向输入端 所以 （2-4） 图3 由于虚短 （2-5） 由（2-3）、 （2-4）和（2-5）可以得 （2-6） 可见本电路是对 的差值进行比例运算，比例系数Rf/R1。,Elan Confidential,3.求和运算电路,Elan Confidential,3.1反相求和运算电路 在 反相比例运算电路的基础上，增加一个输入支路，就构成了反相输入求和电路，见图4。 A与B点为虚地， ,A点的电流方程为 因为 ，所以 图4 整理得 （2-7） 若式（2-7）中的R1=R2= Rf，则v0 =-(vi1+ vi2).当R1、R2取值不同时， v0中将含有不同比例的各输入信号，因此本电路也称为比例求和电路。,Elan Confidential,3.求和运算电路,3.2同向求和运算电路 在同相比例运算电路的基础上，增加一个输入支路，就构成了同相输入求和电路，如图所示。 用叠加原理求出A点的电位VA,当Vi1 单独作用时，将Vi2接地，此时A点 的电位为 同理可求出Vi2单独作用时A点的电位,将它们相得 图5 A与B点为虚地 所以,Elan Confidential,3.求和运算电路,3.3加减法运算电路 双端输入也称差动输入，双端输入求和运算电路如图6所示。其输出电压表达式的推导方法与同相输入运算电路相似。 当vi1=vi2 =0时，用叠加原理分别求出 vi3=0和vi4 =0时的输出电压vop。 当vi 3 = vi4 =0时，分别求出vi1=0， 和vi2 =0时的von。 先求 图6,3.求和运算电路,式中Rp=R3/R4/R , Rn=R1/R2/Rf 再求 于是 可见从同相输入端输入的信号输出与之同相，从反相输入端输入的信号输出与之反相。,Elan Confidential,4积分运算电路,如图7所示电路时由电阻R和电容C构成简单积分电路，当它空载时，电容中的电流为 输出电压v0即电容两端电压是iC的积分。 当输入电压Vi 从0跳到为某一常量时，随着 图7 电容两端的电压不断的增大，VR将不断的减小，当然充电电流ic也随之减小。,Elan Confidential,5微分运算电路,如果将图7所示的电路中的R和C的位置互换，就可以得到如图8所示的 微分运算电路，A点仍为虚地。 图8 微分运算电路的主要缺点是: