电子技术电路(模拟部分)康华光版 第二章 运算放大器ppt课件.ppt

第二章运算放大器 2 1集成电路运算放大器 2 2理想运算放大器 2 3基本线性运放电路 2 4同相输入和反相输入放大电路的其他应用 2 1集成电路运算放大器 1 运放的内部组成单元 P N 差分式放大电路 对称性 一级或多级放大电路 提高电压增益 功率放大电路 电压增益为1 向负载提供足够功率 O 以正 负电源的中间接点作为参考点位点 国际符号 国内符号 集成运放的特点 电压增益高 输入电阻大 输出电阻小 集成运算放大器 operationalamplifier 符号 同相输入端 反相输入端 输出端 2 1集成电路运算放大器 2 1集成电路运算放大器 2 运放的电路模型 P N 输入电阻模拟输入端口 输出电阻与受控源模拟输出端口 电源是运放必须的能源 电源中间接点为参考电位点 2 1集成电路运算放大器 2 运放的电路模型 2 1集成电路运算放大器 2 运放的电压传输特性 正饱和 线性区 负饱和 输出电压的正 负极限值 实际输出电压的变化范围是 为什么ab段几乎是一条垂直于横坐标的直线 容易导致运放的性能不稳定 为使运放组成的各种应用电路稳定地工作在线性区 须引入负反馈 输出电压正比于输入电压 2 1集成电路运算放大器 2 运放的电压传输特性 正饱和 线性区 负饱和 例2 1 1 2 2理想运算放大器 运放进入饱和区 运放工作线性区 2 2理想运算放大器 按功能分类 按工作区域分类 运算 处理 滤波 整流 取样 保持 绝对值 比较 判断电压大小 第9章 信号产生 正弦 方波 三角波 第9章 线性应用 虚短 虚断 非线性应用 虚断 2 3 1同相放大电路 2 3基本线性运放电路 1 基本电路 2 3 1同相放大电路 2 3基本线性运放电路 2 负反馈的基本概念 vid vi vf vp vn比无反馈时减少 电压增益Av vo vi也减小 根据反馈的定义 此时引入的是负反馈 2 3 1同相放大电路 2 3基本线性运放电路 3 虚假短路 由理想运放的参数可知 两输入端的电位约相等 称为虚短 两输入端的电流约为零 称为虚断 2 3 1同相放大电路 2 3基本线性运放电路 4 几项技术指标的近似计算 1 电压增益Av 由虚短 由虚断 2 3 1同相放大电路 2 3基本线性运放电路 4 几项技术指标的近似计算 2 输入电阻Ri 由输入电阻的定义 由虚断 即便考虑运放为非理想运放这个因素 Ri也可达109 2 3 1同相放大电路 2 3基本线性运放电路 4 几项技术指标的近似计算 3 输出电阻Ro 由求输出电阻的方法 2 3 1同相放大电路 2 3基本线性运放电路 5 电压跟随器 输出电压等于反馈电压 由虚短 输入 输出大小相等 相位相同 2 3 1同相放大电路 2 3基本线性运放电路 5 电压跟随器 在电路中常作为阻抗变换器或缓冲器 阻抗变换器 一个具有高内阻的信号源直接驱动阻值不大的负载时 2 3 1同相放大电路 2 3基本线性运放电路 5 电压跟随器 将电压跟随器接在高内阻的信号源与负载之间 由虚短 虚断知 负载变化仍然成立 消除负载变化对输出电压的影响 2 3 2反相放大电路 2 3基本线性运放电路 虚地点 1 电压增益Av 由虚断 由虚地 2 3 2反相放大电路 2 3基本线性运放电路 2 输入电阻Ri 3 输出电阻Ro 例2 3 2 T形网络代替R2构成前置放大电路 由虚地 虚断列n和M点方程 联立方程求解 例2 3 2 将参数代入Av的表达式 故此时R4可用50K 电位器代替 设置阻值为35 2K 使得Av 100 即可通过调节R4的取值来改变电压增益的大小 例2 3 2 用T形网络代替反馈电阻作用 可用低阻值电阻网络得到高增益的放大电路 2 4 1求差电路 2 4同相和反相输入放大电路的其他应用 根据虚短 虚断得 1 利用差分式电路 differenceamplifier 以实现减法运算 2 4 1求差电路 2 4同相和反相输入放大电路的其他应用 1 差分式电路 若阻值选取满足R4 R1 R3 R2的关系 输入电阻Ri R1 R2 输出电阻Ro 同理想运放的输出电阻 2 4 1求差电路 2 利用反相信号求和以实现减法运算 即 当时 得 减法运算 例2 4 1 高输入电阻差分电路如图 求输出电压表达式 由叠加定理 当R1 R21时 与单级差放电路相比 由于第一级是同相输入放大电路 输入电阻为无穷大 2 4 2仪用放大器 由差分输入关系知 输入信号都是从同相端输入 其输入电阻为无穷大 2 4 3求和电路 由虚断 由虚地 2 4 3求和电路 习题2 4 5a 2 4 3求和电路 习题2 4 2 对A3利用虚短 虚断有 A4为反相比例 习题2 4 6习题2 4 7 2 4 4积分电路 积分电路 integratorcircuit 如图所示 由虚断 由虚地 设电容器C初始电压vC 0 0 输出电压vO为输入电压vI对时间的积分 其实质是电容两端电压vC为流过电容电流iC的积分 2 4 4积分电路 阶跃电压 运放输出电压的最大值受到直流电源电压的限制 运放进入饱和区 输出保持不变 停止积分 vP vN 0 2 4 4微分电路 微分电路 differentialcircuit 如图所示 微分电路还可以用作波形变换 将矩形波变换为尖顶脉冲波 2 4 4微分电路 求vo i 例题 归纳与推广 比例运算 微分运算 积分运算 阶跃响应 PID调节器 PID调节器是自动控制系统中常用的运算电路 2 4 4微分电路 习题2 4 10 小结 熟练运用虚断与虚短的概念 掌握运放工作在线性区时的分析与计算 作业 p 472 4 1 2 4 2 2 4 8 2 4 12