运放的工作模式及应用

1、第三章 集成运算放大器一 集成运放的两种工作状态二 比例电路三 集成运放在模拟运算方面的应用1理想运算放大器：开环电压放大倍数 Aod=差摸输入电阻 Rid=输出电阻 Ro=0共模抑制比 KCMRR=2运算放大器中的反馈：1.由于开环电压放大倍数 Aod非常大，一般不可以直接应用于信号放大。在实际应用中，常使用反馈技术来稳定放大电路的放大倍数。2. 具有反馈的放大电路中，包括两个部分：基本放大电路和反馈网络，相应地信号也有两种传播途径： 正向传播途径： 反向传播路径：3反馈的几个基本概念1. 开环与闭环电路中只有正向传输，没有反向传输，称为开环状态。正向传输信号从输入端到输出端的传输反向传输信

2、号从输出端到输入端的传输既有正向传输，又有反馈 称为闭环状态。信号的正向传输信号的正向传输反馈传输(通路)（反馈网络）4例：基本放大器，无反馈，净输入量ube=ui，电压放大倍数为：2.负反馈与正反馈负反馈输入量不变时，引入反馈后使净输入量减小，放大倍数减小。引入反馈后，净输入量ube =ui- uf ，电压放大倍数为：可见，净输入量减小，放大倍数减小，所以是负反馈。正反馈输入量不变时，引入反馈后使净输入量增加，放大倍数增加。5一、集成运放的两种工作状态1. 运放的电压传输特性：设：电源电压VCC=10V。 运放的Aod=104Ui1mV时，运放处于线性区。Aod越大，线性区越小，当Aod 时

3、，线性区00uoui+10V-10V+Uom-Uom-1mV+1mV线性区非线性区非线性区+10V-10V+Uom-Uom0uoui6为了扩大运放的线性区，给运放电路引入负反馈：理想运放工作在线性区的条件： 电路中有负反馈！运放工作在线性区的分析方法：虚短（u+=u-）虚断（ii+=ii-=0）虚地（u+=u-=0）2. 线性区73. 非线性区（正、负饱和状态）运放工作在非线性区的条件：电路开环工作或引入正反馈！运放工作在非线性区的分析方法（1）虚短不适用，虚断仍然适用。（2） u+u-时，uo=uopp; u+u-时，uo= - uopp;+10V-10V+Uom-Uom0uouiUopp为

4、最大输出电压8二、 比例运算电路一. 反相比例运算虚地点i1=if （虚断）因为有负反馈，利用虚地和虚断u+ =0 u=u+=0（虚地）反馈方式：电压并联负反馈电压放大倍数:uo与ui为线性比例关系，相位相反反相器Rf=R19例题1. R1=10k , Rf=20k , ui =-1V。求:uo 、Ri。说明R0的作用， R0应为多大？特点：共模输入电压=0（u=u+=0），因而对运放的共模抑制比要求低缺点：输入电阻小（ Ri=R1）， R0为平衡电阻(使输入端对地的静态电阻相等):R0=R1/Rf10二. 同相比例运算电路u-= u+= uii1=if （虚断）平衡电阻R=Rf/R1因为有负

5、反馈，利用虚短和虚断反馈方式：电压串联负反馈特点：输入电阻高缺点：共模输入电压0（u=u+=ui），因而对集成运放的共模抑制比要求高电压放大倍数:如果将R1开路，或Rf=0，会怎样？11Au=1+Rf/R1=1三.电压跟随器此电路是同相比例运算的特殊情况，输入电阻大，输出电阻小。在电路中作用与分立元件的射极输出器相同，但是电压跟随性能好。ui=u+= u-= uo因为有负反馈，利用虚短和虚断：将R1开路，或Rf=0，121. 反相加法器：若R1 =R2 =R, 平衡电阻R0= R1/ R2/Rfi1 + i2= if三、 基本运算电路一. 加法运算电路虚地132. 同相求和运算：当R1 = R

6、2 = Rf = R时, 同相比例运算:14二. 减法运算电路1、利用加法器和反相比例器15叠加原理2、差动减法器 ui1作用 ui2作用 综合：则有：161. 积分电路三. 积分和微分电路17反相积分器：如果u i=直流电压,输出将反相积分，经过一定的时间后输出饱和。tui0tuo0-UomTM积分时间设Uom=15V,ui=+3V, R=10k ,C=1F求积到饱和值的时间：EWB演示积分器18练习: 画出在给定输入波形作用下积分器的输出波形。tui0212345tuo0-2-4-619应用举例：输入方波，输出是三角波。tui0tuo0202. 微分电路：u-= u+= 021tui0tuo0例：,求uo。9022本章小结1集成运放可以构成加法、减法、积分、微分、对数和反对数等多种运算电路。在这些电路中，均存在深度负反馈。因此，运放工作在线性放大状态。这时可以使用理想运放模型对电路进行分析，“虚短”和“虚断”的概念是电路分析的有力工具。2. 运算放大器产生“虚短”的原因是电路中引入了负反馈，因此，在运用“虚短”、“虚段”、“虚地”的概念分析电路之前，应注意电