电工电子技术11课件

第十一章集成运算放大器及其应用 第三节集成放大器简介第四节集成运放在信号运算电路中的应用第六节集成运放在信号处理方面的应用 第三节集成放大器简介 集成运算放大器的特点集成运算放大器的简单介绍集成运算放大器的主要技术指标集成运算放大器的理想化模型集成运算放大器的电压传输特性及其分析特点 一 集成运算放大器的特点 集成电路 将整个电路中的元器件制作在一块硅基片上 构成完整的能完成特定功能的电子电路 运算放大器 具有高放大倍数 高输入电阻 低输出电阻的直接耦合放大器 二 集成运算放大器的简单介绍 1 集成运放的组成 2 集成运放的管脚图及符号 F007管脚图 符号 A 反相输入端B 同相输入端F 输出端 信号从反相输入端输入时 输出与输入相位相反 信号从同相输入端输入时 输出与输入相位相同 三 集成运算放大器的主要技术指标 1 输入失调电压UiO当无输入信号时 为使输出的电压值为零 在输入端加入的补偿电压 其值越小越好 0 5 5mV 2 输入失调电流IiO输入电压为零时 流入放大器两个输入端的静态基极电流之差 IiO IB1 IB2其值越小越好 1nA 10nA 3 开环差模放大倍数Auo运放在开环时的差模放大倍数其值越高越好 104 107 5 最大输出电压Uopp输出不失真的最大输出电压值共模抑制比KCMR越大抗干扰能力越强 四 集成运算放大器的理想化模型 实际运放 AO很高 104ri很高 几十 几百K rO很低 几十 几百 KCMR很高 理想运放 AO ri rO 0KCMR 五 集成运算放大器的电压传输特性及其分析特点 运算放大器的电压传输特性 集成运放的输出电压uO与输入电压ui u u 之间的关系uO f ui 称为集成运放的电压传输特性 uO AOui AO u u 线性区 引入深度负反馈 可以使运放工作在线性区 开环系统 不加反馈网络时的电路系统 此时的放大倍数叫开环放大倍数 理想运放的电压传输特性 ui 0 uO UOM即u u 时 运放处于非线性区 闭环系统 加上反馈网络时的电路系统 此时的放大倍数叫闭环放大倍数 运算放大器的分析特点 1 线性区 集成运放两个输入端之间的电压通常非常接近于零 但不是短路 故简称为 虚短 虚短 uO AO u u AO u u uo AO 0 u u 当u 0 接地 u u 0称此时的反相输入端为 虚地点 反之 也成立 虚断 流入集成运放两个输入端的电流通常为零 但又不是断路故简称为 虚断 ri I I 0 2 非线性区 在非线性区 虚短概念不成立 但虚断概念成立 u I uo AOUi u I 例 利用理想运放组成的二极管检测电路 求出流过D的电流iD及D两端的电压uD 解 虚地点 第四节集成运放在信号运算电路中的应用 分析线性区理想运放的两个概念基本运算电路 一 分析线性区理想运放的两个概念 虚短 u u I I 0 虚断 二 基本运算电路 比例电路 1 反相比例电路 i 0 虚断 u 0u u 0 虚地点 i1 ui R1if u uo uo Rf i i 0 i1 if 即ui R1 uo Rf uo ui符合比例关系 负号表示输出输入电压变化方向相反 电路中引入深度负反馈 闭环放大倍数Auf与运放的Au无关 仅与R1 Rf有关 R2 平衡电阻同相端与地的等效电阻 其作用是保持输入级电路的对称性 以保持电路的静态平衡 R2 R1 Rf 当R1 Rf时 uo ui 该电路称为反相器 2 同相比例电路 uo ui R2 R1 Rf i 0 虚断 u uiu u ui 虚短 i1 0 ui R1if u uo Rf ui uo Rf i i 0 i1 if 当Rf 有限值时 R1 R2 平衡电阻R2 R1 Rf Auf 1 电路成为电压跟随器 uo ui此电路输入电阻大 输出电阻小 例 理想化运放组成的电路如图 试推算输出电压uo的表达式 uo ui R1 R3 R2 R4 解 此电路为同相比例电路 判断这个等式 返回 啊 见鬼了 习题 题解 哈 verygood 习题 题解 uo ui R1 R3 R2 R4 u 解 此电路为同相比例电路 返回 加法运算电路 uo ui2 if i2 R2 RP Rf 在调节某一路信号的输入电阻的阻值时 不影响其它输入电压与输出电压的比例关系 调节方便 求和电路也可从同相端输入 但同相求和电路的共模输入电压较高 且不如反相求和电路调节方便 减法运算电路 差动运算电路 uo ui2 if i1 R1 R2 Rf R3 利用叠加原理 同相端输入 反相端输入 当R1 R2 R3 Rf R时 uo ui2 ui1 减法器 R2 R3 R1 Rf 例 已知RF 4R1 求u0与ui1 ui2的关系式 解 A1为跟随器 A2为差放 uo ui1 uo 5ui2 4ui1 例 如图 求uo与ui1 ui2的关系式 解 A1为反向加法器 A2为反相比例电路 返回 例 如图 求uo A1 反相比例A2 同相比例A3 差动输入 解 返回 第六节集成运放在信号处理方面的应用 有源滤波器采样保持电路 返回 返回 滤波电路的种类 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 按阶数 一阶 二阶 高阶 一 有源滤波器 所谓滤波器 它能使一定频率范围内的信号顺利通过 而在此频率范围以外的信号衰减很大 不易通过 返回 一阶有源低通滤波器 返回 返回 称 0为截止角频率 幅