电子电路基础（第四版）课件：集成运算放大器的应用

集成运算放大器的应用§4—2信号运算电路本章小结§4—1集成运放的主要参数和工作特点§4—3集成运放的非线性应用§4—4使用集成运放应注意的问题§4—1集成运放的主要

参数和工作特点1.了解集成运放的主要参数。2.掌握理想集成运放工作于线性状态的特点。3.掌握理想集成运放两种基本放大器的组成和工作特点。4.能安装和调试用集成运放组成的比例运算电路。学习目标集成运算放大器的应用一、集成运放的主要参数集成运算放大器的应用

1.开环差模电压放大倍数Aud指集成运放在无反馈情况下的差模电压放大倍数。

2.开环差模输入电阻ri开环差模输入电阻指差模输入时，集成运放的开环输入电阻。3.开环输出电阻ro开环输出电阻指集成运放无反馈情况下的输出电阻。集成运算放大器的应用

4.共模抑制比KCMR开环差模电压放大倍数与闭环共模电压放大倍数之比的绝对值。因为集成运放的共模抑制比数值很大，故通常用分贝表示。即

5.最大输出电压UOPP集成运放在空载情况下，最大不失真输出电压的峰—峰值。6.最大差模输入电压UIDM集成运放两个输入端之间所能承受的最大差模输入电压。集成运算放大器的应用

7.最大共模输入电压UICM集成运放两个输入端之间所能承受的最大共模输入电压。8.输入失调电压UIO当输入信号为零时，为使输出电压为零，在输入端所加的补偿电压值。它反映集成运放输入级差分放大部分参数的不对称程度，UIO越小越好。9.静态功耗PD集成运放在输入端短路、输出端开路时所消耗的功率。集成运算放大器的应用二、集成运放的理想化（1）开环差模电压放大倍数Aud→∞。（2）开环差模输入电阻ri→∞。（3）开环输出电阻ro→0。（4）共模抑制比KCMR→∞。（5）没有失调现象，即当输入信号为零时，输出信号也为零。集成运放等效电路集成运算放大器的应用三、理想集成运放工作于线性状态的特点由于理想集成运放的开环电压放大倍数趋于无穷大，因此电路中必须引入负反馈才能保证集成运放工作于线性状态。这时输出电压与输入电压满足线性放大关系，即集成运算放大器的应用式中，uo为有限值，而理想集成运放Aud→∞，因而净输入电压uP–uN=0，即uP=uN。这一特性称为“虚短”，如果有一输入端接地,则另一输入端也非常接近地电位,称为“虚地”。又因为理想集成运放输入电阻ri→∞,所以两个输入端输入电流也均为零,即iP

=

iN=0，这一特性称为“虚断”。集成运算放大器的应用四、集成运放组成的两种基本放大器1.反相放大器(反相比例运算放大器)反相放大器集成运算放大器的应用放大器的电压放大倍数为式中，负号表示uo与ui反相，故称为反相放大器。又由于uo与ui成比例关系，故又称反相比例运算放大器。若取Rf

=

R1

=R，则比例系数为–1，电路便成为反相器。集成运算放大器的应用2.同相放大器(同相比例运算放大器)利用“虚短”特性(注意:同相输入时无“虚地”特性)可得又根据“虚断”特性，iN=0，可得集成运算放大器的应用所以

uo与ui同相，故称为同相放大器。又称同相比例运算放大器。若令Rf=0，R1=∞(即开路状态)，如图所示，则比例系数为1，电路称为电压跟随器。集成运算放大器的应用同相放大器电压跟随器§4—2信号运算电路1.掌握反相加法运算电路的组成和运算关系。2.掌握减法运算电路的组成和运算关系。3.了解积分运算、微分运算电路的组成和运算关系。学习目标集成运算放大器的应用一、反相加法运算电路集成运算放大器的应用反相加法运算电路

集成运算放大器的应用当R1=R2=R3=Rf时，可得uo

=–(ui1+ui2+ui3)二、减法运算电路(差分输入比例运算电路)集成运算放大器的应用按外接电阻的平衡要求，应满足R1∥Rf=R2∥R3。减法运算电路集成运算放大器的应用

ui1与ui2共同作用时的输出电压为当R1=R2，且Rf=R3时，上式可化简为集成运算放大器的应用三、积分运算电路在图所示电路中，当输入脉冲电压上升时，电容C充电，输出电压uo(即uC)随时间增大而逐渐增大，当电荷量充足后，输出电压便不会再增大。但如果脉冲宽度较小，在输出达到稳定值之前，脉冲电压已变为零，则电容转为放电，而最终电压也变为零。电容充放电速度的快慢，取决于电阻R和电容C乘积的大小(τ=RC称为时间常数)。集成运算放大器的应用电容两端的电压uC流过电容的电流iC之间存在积分的关系，即它反映了uC在输入脉冲宽度时间内的累积变化情况。集成运算放大器的应用积分电路及其波形a)原理电路b)输入、输出信号波形集成运算放大器的应用若将反相放大器中的反馈电阻Rf用电容C代替，便构成积分运算电路，如图所示。积分运算电路集成运算放大器的应用设电容C上初始电压为零，当输入阶跃信号时输出电压波形如图a所示，当输入方波信号时输出电压波形如b所示。积分运算电路输入、输出波形a)输入阶跃信号b)输入方波信号c)输入、输出信号实测波形集成运算放大器的应用四、微分运算电路在如图所示电路中，当输入脉冲电压急剧上升时，这个瞬间的脉冲电压几乎全部加在电阻R上。此后，随着电容C的充电，电阻两端电压(即uo)逐渐下降。当电容充足后，充电电流为零，输出电压也为零。当输入脉冲降为零时，电容放电。因为放电电流的方向与充电时相反，所以输出波形反向。集成运算放大器的应用微分电路及其波形a)原理电路b)输入、输出波形b)集成运算放大器的应用流过电容的电流iC与电容两端的电压uC之间存在微分关系，即它反映了iC在输入脉冲突变时短时间内的变化情况。将积分运算电路中的电容C和电阻R的位置互换，便可构成微分运算电路，如图所示。集成运算放大器的应用微分运算电路§4—3集成运放的非线性应用1.掌握理想集成运放工作在非线性区的特点。2.掌握单门限电压比较器的组成、功能和应用。3.掌握迟滞比较器的组成、功能和应用。4.了解窗口比较器的组成和功能。学习目标集成运算放大器的应用集成运算放大器的应用一、理想集成运放工作在非线性区的特点

集成运算放大器的应用二、单门限电压比较器

集成运算放大器的应用单门限电压比较器a)原理电路b)UR>0时的传输特性曲线c)UR<0时的传输特性曲线d)UR=0时的传输特性曲线集成运算放大器的应用利用比较器可以实现波形变换，如图所示。利用电压比较器实现波形变换a)电压比较器b)波形变换集成运算放大器的应用三、迟滞比较器迟滞比较器又称施密特触发器，它是一种双门限电压比较器。当uo=+Uom时，门限电压用UP1表示，根据叠加原理可得集成运算放大器的应用迟滞比较器a)原理电路b)传输特性曲线

集成运算放大器的应用集成运算放大器的应用

集成运算放大器的应用四、窗口比较器能检测出输入电压是否在两个给定电压之间窗口比较器电压传输特性窗口比较器§4—4使用集成运放应注意的问题1.了解集成运放的选择和简易检测方法。2.了解集成运放使用中的保护措施。学习目标集成运算放大器的应用集成运算放大器的应用一、合理选择集成运放集成运放的主要类型及其特点和型号举例集成运算放大器的应用选用集成运放时，应根据电路要求，从集成运放的技术指标、外形尺寸、价格等方面综合考虑。集成运放的主要类型及其特点和型号举例集成运算放大器的应用二、熟悉管脚集成运放引脚排列与其他常用集成电路引脚排列规律相同，均通过外形标记进行识别。集成运算放大器的应用常用集成电路引脚排列集成运算放大器的应用三、集成运放的质量检测

集成运算放大器的应用集成运放的简易检测LEAPER-2型线性IC测试仪集成运算放大器的应用四、正确接线

集成运算放大器的应用五、调零为了补偿由输入失调电压引起的误差，需要对集成运放进行调零。集成运算放大器的应用六、保护电路1.防止电源接反保护2.输入限幅保护防止电源接反保护电路集成运算放大器的应用输入限幅保护a)双端输入保护电路b)单端输入保护电路集成运算放大器的应用

3.输出端保护输出保护电路本章小结集成运算放大器的应用

集成运算放大器的应用3.理想集成运放工作于线性状态时，净输入电流为零，称为“虚断”；净输入电压也为零，称为“虚短”。“虚断”和“虚短”是分析集成运放运算电路的两个基本出发点。4.集成运放有反相输入、同相输入和差分输入三种输入方式，其中反相输入和同相输入的比例运算放大器是各种运算电路的基础。由集成运放组成的各种运算电路及其运算关系见表。集成运算放大器的应用由集成