运放基础知识25415.ppt

由前面介绍可知 集成运放原理及内部结构 而应用时常采用闭环应用 线性应用 集成运放可用理想模型来代替 第一节理想运放模型及闭环分析 运放模型分类 1 按精度分类 理想模型 非理想模型 运放宏模型 2 按功能分类 直流模型 交流小信号模型 大信号模型 噪声模型 1 集成运算放大器的转移特性 输入差模电压的线性工作范围很小 一般仅十几毫伏 所以常将特性理想化 2 运放线性工作的保障 两输入端的电压必须非常接近 才能保障运放工作在线性范围内 否则 运放将进入饱和状态 运放应用电路中 负反馈是判断是否线性应用的主要电路标志 集成运算放大器的线性应用 线性应用运放电路的一般分析方法 求输出电压的方法可分步骤进行 1 利用i 0 由电路求出同相输入端电压u 2 利用u u 确定反相输入端电压u u 3 利用已知电压u 由A电路求出电流i1 4 利用i 0 求出电流if i1 5 由电路F的特性和u 确定输出电压 uo u F if 6 检验输出电压是否在线性范围内 一 理想运放模型 理想运放具有如下性能 1 开环电压增益 AUd 2 输入电阻 Rid 3 输出电阻 Ro 0 4 频带宽度 BW 5 共模抑制比 CMRR 6 失调 漂移和内部噪声为零 对功能电路非常重要 运放的主要特点 根据以上特点推出理想运放线性应用时的重要特性 二 线性应用情况下理想运算放大器具有如下特征 1 u u 虚短 2 i i 0 虚断 3 输出端呈电压源特性 同相和反向输入端电流近似为零 两输入端电压近似相等 Ui U U Uo AU Ui Uo AU 0 Ui IiRi 0 Ii 0 反相比例运算 同相比例运算 一 比例运算电路 三 积分微分电路 四 对数指数电路 基本反相积分 基本反相微分 对数电路 二 加 减法运算电路 反相加法运算 同相加法运算 减法运算 第二节基本运算电路 指数电路 1 I 0 U 0V 2 U U 0V 虚地 3 I1 Ui R1 4 I 0 If I1 Ui R1 5 Rp R1 Rf 1 电路 2 分析 3 构成要求 R R 一 反相比例运算电路 结论 1 闭环增益AUf只取决于Rf和R1 2 负号表示Ui与Uo反相 二 同相比例运算电路 R2 R1 Rf 1 I 0 2 3 4 I 0 If I1 5 1 电路 3 构成要求 2 分析 R R 结论 闭环增益AUf只取决于Rf和R1 而与运放本身无关 同相比例运算电路 特例 电路 当Rf 0 R1 时 上式中的电压增益为 是一个理想的电压跟随器 一 反相加法电路 在反相比例电路的基础上加一输入支路 构成反相加法电路 两输入电压产生的电流都流向Rf 所以输出是两输入信号的比例和 图07 01反相求和运算电路 Rp 二 同相加法电路 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 图07 02同相加法电路 因运放具有虚断的特性 对运放同相输入端的电位可用叠加原理 求得 结论 1 同相加法器的输出电压与输入电压U1 Un之和成正比 2 缺点 调节某一支路的Rn会影响比例放大倍数 3 优点 输入阻抗高 二 减法电路 减法器为同 反相放大器的组合 利用叠加原理求解 图07 02减法电路 1 只考虑U1作用时 2 只考虑U2作用时 同相端输入电压为 P 3 总输出电压为 三 积分电路 积分运算电路的分析方法与加法电路类似 反相积分运算电路如图所示 图12 05积分运算电路 i t if t i t ui t R 1 利用运放虚地的概念 2 电容两端的电压 四 微分电路 微分运算电路如图所示 图07 07微分电路 反映了输入输出的微分关系 五 对数电路 图07 09对数运算电路 对数运算电路见图12 08 图中二极管可用三极管发射接代替 六 指数运算电路 指数运算电路如图07 10所示 指数运算电路相当反对数运算电路 图07 10指数运算电路 图中二极管可用三极管发射接代替 第二节 电压比较器 一 单门限比较器二 迟滞比较器三 单片集成电压比较器 四 窗口比较器 五 比较器的应用 比较器是将一个模拟电压信号与一个基准电压相比较的电路 常用的幅度比较电路有电压幅度比较器 窗口比较器 具有迟滞特性的比较器 这些比较器的阈值是固定的 有的只有一个阈值 有的具有两个阈值 一 单门限比较器 1 过零比较器和单门限电压比较器 过零电压比较器是典型的幅度比较电路 其电路图和传输特性曲线如图所示 只有一个门限的比较器 将过零电压比较器的一个输入端从接地改接到一个电压值VREF上 就得到单门限比较器 电路图和传输特性曲线如图所示 2 比较器的基本特点 工作在开环或正反馈状态 开关特性 因开环增益很大 比较器的输出只有高电平和低电平两个稳定状态 非线性 因大幅度工作 输出和输入不成线性关系 二 迟滞比较器 U 称为上限阈值 触发 电平 由输出引一电阻分压支路到同相端 电路如图所示 当输入电压Ui从零逐渐增大 此时触发