低频电子线路集成运算放大器线性的应用基础课件

1、低频电子线路(14,1,低频电子线路集成运算放大器线性的应用基础,上次课内容,6.3.2 差动放大器工作原理及性能分析(续) 6.3.3 具有电流源的差动放大电路 6.3.4 差动放大器的传输特性,2,低频电子线路集成运算放大器线性的应用基础,本次课内容,第二章 集成运算放大器的线性应用基础 2.1 集成运算放大器的符号、模型和电压传输特性 2.2 线性应用时运放三种组态(引入深度负反馈) 2.3 由集成运算放大器构成的基本运算电路,3,低频电子线路集成运算放大器线性的应用基础,第二章 集成运算放大器的线性应用基础,集成运算放大器最初用于模拟运算功能，故称运算放大器。 现在集成运算放大器适用于

2、信号处理的许多方面，是一种通用型模拟器件,4,低频电子线路集成运算放大器线性的应用基础,2.1 集成运算放大器的符号、模型和电压传输特性,开始分析时需要建立运算放大器的理想模型。 依据器件模型进行电路的工程分析,5,低频电子线路集成运算放大器线性的应用基础,理想运放模型及两条基本运算法则,先给出 理想运放模型 再推出 两条基本运算法则,6,低频电子线路集成运算放大器线性的应用基础,集成运放的符号（图,反向输入端,同向输入端,输出端,反向输入端,同向输入端,输出端,7,低频电子线路集成运算放大器线性的应用基础,运放增益表达式,8,低频电子线路集成运算放大器线性的应用基础,理想运放特性,对运放特性

3、和参数可以做一下近似假设，但这些假设可以符合运放的实际情况,9,低频电子线路集成运算放大器线性的应用基础,理想运放的主要参数,10,低频电子线路集成运算放大器线性的应用基础,理想运放特性,理想运放 指选用理想（近似）参数时的理想特性，在分析实际运放时常常采用。 否则分析实际运放将十分复杂和困难。 对理想运放的分析是电子线路采用工程近似分析的典型范例,11,低频电子线路集成运算放大器线性的应用基础,两条基本运算法则,根据以上近似（理想）条件可以推出理想运放的两条基本运算法则为： “虚短” “虚断” 注意此法则应用范围只适用于线性（放大）区,12,低频电子线路集成运算放大器线性的应用基础,虚短,由

4、于在线性区U0为有限值，又 即“虚短”，指两个输入端“虚”短路（不是“真”短路，指两端电位近似相等,13,低频电子线路集成运算放大器线性的应用基础,虚断,即“虚断”，指两个输入端“虚”断路（不是“真”断路，指近似没有电流流入,14,低频电子线路集成运算放大器线性的应用基础,运放的电压传输特性,u0,Ud=ui+ui,0,UOL,UOH,15,低频电子线路集成运算放大器线性的应用基础,2.2 线性应用时运放三种组态(引入深度负反馈,在线性应用时运放有三种组态。 反相放大电路 同相放大电路 差动放大电路,16,低频电子线路集成运算放大器线性的应用基础,1）反相放大电路,反相放大电路的输出与输入信号

5、反相,17,低频电子线路集成运算放大器线性的应用基础,反相放大器电路图,Rf,R1,ui,uo,I1,If,18,低频电子线路集成运算放大器线性的应用基础,反相放大电路分析,19,低频电子线路集成运算放大器线性的应用基础,反相放大电路分析,20,低频电子线路集成运算放大器线性的应用基础,反相放大电路分析,由以上分析可见： 在闭环时，反相放大器的增益仅仅取决于反馈电阻Rf与R1电阻之比，而与集成运放其他参数无关,21,低频电子线路集成运算放大器线性的应用基础,反相放大电路分析,反相放大电路属于电压并联负反馈。 具有低输入阻抗、低输出阻抗和输出电压稳定的特点,22,低频电子线路集成运算放大器线性的

6、应用基础,2）同相放大电路,同相放大电路的输出与输入信号同相,23,低频电子线路集成运算放大器线性的应用基础,同相放大器电路图,Rf,R1,ui,uo,I1,If,24,低频电子线路集成运算放大器线性的应用基础,同相放大电路分析,25,低频电子线路集成运算放大器线性的应用基础,同相放大电路分析,因输出与输入同相，故称同相放大器。 注意同相放大电路不存在“虚地”现象，要考虑到输入端会有较高的共模输入电压,26,低频电子线路集成运算放大器线性的应用基础,同相放大电路分析,同相放大电路属于电压串联负反馈，具有高输入阻抗、低输出阻抗和输出电压稳定的特点,27,低频电子线路集成运算放大器线性的应用基础,

7、同相电压跟随器电路,同相放大电路稍做改变，就可形成同相电压跟随器电路,28,低频电子线路集成运算放大器线性的应用基础,同相电压跟随器电路图,ui,uo,29,低频电子线路集成运算放大器线性的应用基础,同相电压跟随器,30,低频电子线路集成运算放大器线性的应用基础,3）差动放大电路,差动放大电路从同相和反相端同时输入信号。可认为是同相与反相放大电路的组合形式,31,低频电子线路集成运算放大器线性的应用基础,差动放大器电路图,Rf,R1,ui1,uo,ui2,R2,R3,32,低频电子线路集成运算放大器线性的应用基础,差动放大电路分析,33,低频电子线路集成运算放大器线性的应用基础,差动放大电路分

8、析,34,低频电子线路集成运算放大器线性的应用基础,差动放大电路分析,35,低频电子线路集成运算放大器线性的应用基础,差动放大电路分析,由上分析可以看出，差动放大电路的输出电压和电压增益完全取决于输入信号的差值，故为“差放,36,低频电子线路集成运算放大器线性的应用基础,2.3 由集成运算放大器构成的基本运算电路,线性运放电路基本运算功能有： 比例运算 求和运算 积分和微分运算 对数和指数运算 乘法和除法运算等,37,低频电子线路集成运算放大器线性的应用基础,1)比例运算放大电路,反相放大、同相放大和差动放大电路均可反映比例运算关系,38,低频电子线路集成运算放大器线性的应用基础,反相放大比例

9、运算,39,低频电子线路集成运算放大器线性的应用基础,同相放大比例运算,40,低频电子线路集成运算放大器线性的应用基础,差动放大比例运算,41,低频电子线路集成运算放大器线性的应用基础,2) 求和电路,求和电路可以进行加法运算，故又称为加法电路,42,低频电子线路集成运算放大器线性的应用基础,求和电路图,图71反相相加器,43,低频电子线路集成运算放大器线性的应用基础,求和电路分析,44,低频电子线路集成运算放大器线性的应用基础,求和电路分析,45,低频电子线路集成运算放大器线性的应用基础,求和电路分析,由以上分析可见，电路实现了三个输入信号的求和（反相），故为反相求和电路,46,低频电子线路

10、集成运算放大器线性的应用基础,相减器,47,低频电子线路集成运算放大器线性的应用基础,相减器分析,48,低频电子线路集成运算放大器线性的应用基础,3) 积分和微分电路,积分和微分电路可以分别实现积分和微分的运算功能,49,低频电子线路集成运算放大器线性的应用基础,积分电路,积分电路可以实现积分运算功能,50,低频电子线路集成运算放大器线性的应用基础,积分电路,图 积分器电路,51,低频电子线路集成运算放大器线性的应用基础,采用Z1和Zf的积分电路,Zf,Z1,ui,uo,52,低频电子线路集成运算放大器线性的应用基础,积分电路复频域分析,53,低频电子线路集成运算放大器线性的应用基础,积分电路

11、复频域分析,54,低频电子线路集成运算放大器线性的应用基础,积分电路时域形式,55,低频电子线路集成运算放大器线性的应用基础,对积分电路分析的结论,可见，积分电路的输出电压是输入电压对时间的积分,56,低频电子线路集成运算放大器线性的应用基础,积分电路加阶跃输入信号时波形图,0,0,ui,uo,t,t,57,低频电子线路集成运算放大器线性的应用基础,微分电路,微分电路可以实现微分运算功能,58,低频电子线路集成运算放大器线性的应用基础,微分电路图,59,低频电子线路集成运算放大器线性的应用基础,微分电路图的Z1和Zf形式,Zf,Z1,ui,uo,60,低频电子线路集成运算放大器线性的应用基础,微分电路复频域分析,61,低频电子线路集成运算放大器线性的应用基础,微分电路时域分析,62,低频电子线路集成运算放大器线性的应用基础,微分电路输入方波时的输出波形图,0,0,ui,uo,t,t,63,低频电子线路集成运算放大器线性的应用基础,对微分电路分析结论,可见，微分电路的输出电压是输