7章集成运放组成的运算电路

1、集成运放组成的运算电路第 7 章小结7.1 概述7.2 根本运算电路7.3 对数和指数运算电路7.4集成模拟乘法器 运算放大器的两个工作区域状态1. 运放的电压传输特性：设：电源电压VCC=10V。 运放的AVO=104Ui1mV时，运放处于线性区。AVO越大，线性区越小，当AVO时，线性区07.1 概述2.理想运算放大器：开环电压放大倍数 AV0=差摸输入电阻 Rid=输出电阻 R0=0为了扩大运放的线性区，给运放电路引入负反响：理想运放工作在线性区的条件： 电路中有负反响！运放工作在线性区的分析方法： 虚短U+=U- 虚断ii+=ii-=03. 线性应用4. 非线性应用运放工作在非线性区的

2、特点：正、负饱和输出状态电路中开环工作或引入正反响！运放工作在非线性区的分析方法在下一章讨论7.2根本运算电路7.2.1 比例运算7.2.2 加法与减法运算7.2.3 微分与积分运算7.2.4 根本运算电路应用举例 比例运算一、反相比例运算运算放大器在线性应用时同时存在虚短和虚断虚断虚地为使两输入端对地直流电阻相等：R2 = R1 / R f平衡电阻特点：1.为深度电压并联负反响，Auf = Rf / R 12. 输入电阻较小RifRifRif = R13. uIC = 0，对 KCMR 的要求低u+ = u- = 0虚地二、同相比例运算Auf = 1跟随器当 R1 = ，Rf = 0 时，

3、特点：1. 为深度电压串联负反响，Auf = 1 + Rf /R12. 输入电阻大Rif = 3. ，对 KCMR 的要求高uIC = u iu+ = u- = uI 加法与减法运算一、加法运算1. 反相加法运算R3 = R1 / R2 / RfiF i1 + i2假设 Rf = R1= R2 那么 uO = (uI1+ uI2) R2 / R3 / R4 = R1/ Rf假设 R2 = R3 = R4 ，那么 uO = uI1+ uI2 Rf = 2R1 2. 同相加法运算法 1：利用叠加定理uI2 = 0 uI1 使：uI1 = 0 uI2 使：一般R1 = R1； Rf = RfuO =

4、 uO1 + uO2 = Rf / R1( uI2 uI1 )法 2：利用虚短、虚断uo = Rf /R1( uI2 uI1 )减法运算实际是差分电路二、减法运算 反相输入运算电路的组成规律1.正函数型的反相运算电路输入回路采用函数元件1,使反响回路采用电阻元件22.反函数型的反相运算电路输入回路采用电阻元件1反响回路采用函数元件2,使得 微分与积分运算R2 = Rf虚地虚断RfC1 = 时间常数微分电路输出电压:一、微分运算 uItOuOtO二、积分运算=当 uI = UI 时，设 uC(0) = 0 时间常数 = R1Cf积分电路输出电压：tuIOtuOO 根本运算电路应用举例例 测量放大

5、器(仪用放大器)同相输入同相输入差分输入uo1uo2对共模信号：uO1 = uO2 那么 uO = 0对差模信号：R1 中点为交流地为保证测量精度需元件对称性好u+ = u- = usio = i1 = us / R11. 输出电流与负载大小无关2. 恒压源转换成为恒流源特点：例 电压电流转换器例 利用积分电路将方波变成三角波10 k10 nF 时间常数 = R1Cf = 0.1 ms设 uC(0) = 0= 5 VuI/Vt/ms0.10.30.55 5uO/Vt/ms= 5 V5 5例 差分运算电路的设计条件：Rf = 10 k要求：uo = uI1 2uI2R1 = 5 kR2 = 2R

6、3R2/ R3= R1/Rf= 5/10R2= 10 kR3= 5 k例 开关延迟电路电子开关当 uO 6 V 时 S 闭合，tuOO6 V1 msuItO 3 VtusO 3 V课堂练习7.3 对数和指数运算电路7.3.1 对数电路7.3.2 指数电路7. 3.1 对数电路 利用PN结的指数特性实现对数运算BJT的发射结有也可利用半导体三极管实现对数运算其中，IES 是发射结反向饱和电流，uO是ui的对数运算。注意：ui必须大于零，电路的输出电压小于0.7伏利用虚短和虚断，电路有7.3.2 反对数指数电路uo = RF IS eui /UT输入与输出的关系式为:uO是ui的反对数运算指数运算

7、用半导体三极管实现反对数运算电路利用虚短和虚断，电路有要求以上两个电路温漂很严重，实际电路都有温度补偿电路7.4 集成模拟乘法器7.4.2 单片集成模拟乘法器7.4.1 集成模拟乘法器的 根本工作原理6.2集成模拟乘法器 的应用电路集成模拟乘法器的 应用电路7.4.1 模拟乘法器的根本工作原理一、模拟乘法器的根本特性符号KXYXYuxuyuouO = KuxuyK 增益系数类型单象限乘法器 ux、uy 皆为固定极性二象限乘法器 一个为固定极性，另一个为可正可负四象限乘法器 ux、uy 皆为可正可负理想乘法器： 对输入电压没有限制，ux= 0 或 uy = 0 时，uO = 0实际乘法器： ux

8、= 0, uy = 0 时，uO 0 输出失调电压 ux= 0，uy 0 时，或 uy = 0，ux 0 时， 输出馈通电压uO 0二、利用对数和指数电路的乘法电路三、可变跨导乘法器的工作原理当 uY uBE3 时，IC3uY/RE要求 uY 0故为二象限乘法器因 IC3 随 uY 而变，其比值为电导量，称变跨导乘法器当 uY 较小 时，相乘结果误差较大7.4.2 单片集成模拟乘法器MC1496 双差分对模拟乘法器V1、V2、V5模拟乘法器V3、V4、V6模拟乘法器V7 V9 、R5电流源电路R5 、V7 、R1电流源基准V8、V9 提供 0.5 I0RY引入负反响，扩大 uY 的线性 动态范

9、围其中，uX UT ( 26 mV)增益系数MC1595+VCCuYR1RCMC1595129478512R3RCuX1461011313R13RXRYuOVEEI 0/2I0/2负反馈电阻，用以扩大 uX、uY 范围6.4.3.1 根本运算电路一、平方运算KXYXYuIuo集成模拟乘法器的应用电路二、立方运算三、平方根运算(uI 0)四、压控增益uO = KuXuY设 uX = UXQ那么 uO = (KUXQ)uY调节直流电压 UXQ ，那么调节电路增益8uIRuORXYKXYuO五、函数发生电路除法运算电路1.对数和指数运算电路组成的除法电路2. 用乘法器组成的除法电路当 u1 0，为使 u3 0，那么 u2 0 当 u1 0 时，uO 0，为使 u3 0 条件：u3 与 u1 必须反相 (保证负反响)u2 08R1R2XYKXYu3u2u1uo小 结第 6 章一、根本运算电路1. 运算电路的两种根本形式同相输入反相输入2. 运算电路的分析方法运用“虚短和“虚断的概念分析电路中各电量 间关系。运放在线性工作时，“虚短和“虚断 总是同时存在。虚地只存在于同相输入端