北京航空航天大学《模拟电子技术基础》课件-第七章 集成运放在模拟运算方面的应用

1、第七章 集成运放在模拟运算方面的应用理想运放工作在线性区理想运放1.“虚断路”原则+iiui对于理想运放rid相当于两输入端之间短路uiiirid=对于理想运放u u+相当于两输入端之间断路uOii 0Aodui 0,rid,2.“虚短路”原则理想运放工作在线性区的分析依据+uo=uiu=u Aod+uiuO+工作在线性区理想运放工作在线性区的必要条件： 必须引入深度负反馈。理想运放工作在线性区满足虚短虚断深度负反馈满足虚短虚断肯定有负反馈uiuoiiifRFR1R2= R1/ RF1.比例运算电路虚断虚短uiii= R1uif = oRFii =ifRF引入电压并联负反馈故有： uo= ui

2、 RF R11. 反相比例运算电路若RF=R1，则uo=-ui该电路称反相器R2平衡电阻共模输入信号:减小失调电流的影响差模输入信号?uiuoiiifRFR1R2虚短虚断uii = iR1例: 反相比例运算电路R3R4设: RFR4 , 求Auf解：R4R3R4+uo= RF1if = ii由 RFR4 ,有： Auf = = R1RF(1+ )R4R3ui uououo=R4R3R4+uo得 uoif = RF平衡电阻?RFRR12uiuouf2. 同相比例运算电路虚断虚短故有：RF引入电压串联负反馈R2= R1/ RF平衡电阻同相比例运算共模输入信号:要求KCMR很大的运放uiuo同相跟随

3、器uo = ui u = ( + + ) ui2 oui1 ui3 RFRFRFR1R2R32. 反相加法运算电路F1u o3Pui1 ui3ui2 i1i2i3if2RP= R1/R2/R3/ RF因运放工作在线性区,也可用叠加原理3 减法运算电路应用叠加定理进行分析- ui1 = 1+ ui2 uoRFR1R2 + R3R3RFR1uoRFR1R2R3ui1ui2i11FouRRu-=R2/R3= R1/ RF当 时当 时运放工作在线性区应用举例：试求uo与ui1, ui2的关系 11ui121132212uof1uRRRRRRRi2f2uo11312o1f2i2f2ouRRuRRu-=

4、uoui1 ui2 11RRRRRR 13 12f1f2f2求uo(ui1, ui2)的关系ui1. 积分运算电路CFuo24 积分和微分运算电路虚断虚短uii = iR1iC =iiiCuC duCdt CF iC = uO= uC可得= uo R1CFuidt只在输入ui为正弦才成立永远成立CF比耦合电容小3个数量级,比极间电容大CF在中频起作用则:uiuott00t1t2Ui注意: uo Uom设反相积分电路uiCFuo2虚断虚短uii = iR1iC =iiiCuC uO= uC可得若输入ui为正弦信号= uo R1CFuidtuuOi 2. 微分运算电路C1 duidtuo= RF

5、C1 uouiF由于微分和积分互为逆运算，将电容与电阻位置对调即可。输出与输入的关系式为若输入为方波则输出波形为+-A1A2uiuouo1R1R1R3R32R2Ciii1i21. 求ui, ii的关系. 求电路输入阻抗表达式，说明该电路有何功能回转器单电源运放（微型话筒前置放大器）C1,C2为耦合电容，求静态输出及交流放大倍数+5VuuiC1C+5VUOuoui应用举例：试求uo与ui的关系uouiA1A3A210k100k100k150k50k50k0.1Fuo3uo1uo2例：自动控制中的PID调节器7.3 有源滤波电路使有用频率信号通过，抑制或衰减无用频率信号。无源滤波有源滤波理想滤波电路的幅频特性 滤波器的分类图7.3.2 低通滤波器的实际幅频特性图7.3.3 RC低通滤波器及其幅频特性无RL:有RL:带载能力差无需提供额外电源带载能力强需提供额外电源图7.3.4 有源滤波电路滤波电路有源滤波特性的描述，用“传递函数”：时，有其中：幅频响应 相频响应图7.3.5 一阶低通滤波电路滤波同时可放大带载