集成运算放大电路.ppt

1、第六章 集成运算放大电路,4、掌握电流源电路的组成、工作原理及其应用。了解集成运放的组成原则。 5、掌握差分放大器的电路组成、工作原理、工程估算以及性能特点，并熟悉其应用场合。,学习要求,1、熟悉集成运放电路的组成原理。掌握线性工作时，理想运放的两条重要法则：v-v+，i 0,2、掌握反相放大器和同相放大器的电路结构和性能特点。,3、熟练运用 “虚开路(ii=0)”和“虚短路(v+=v) ”分析各种运算电路。,2.1 集成运放的应用基本运算电路,国内符号,国际符号,运放符号：,运放传输特性：,运算放大器的电路模型,开环电压放大倍数高(104-107)； 输入电阻高（约几百K）； 输出电阻低（约

2、几百）； 漂移小、可靠性高、体积小、重量轻、价格低 。,运放线性应用的条件,运放的传输特性vo=f(vi),在图示运放电路中，有 vo=Avo(vi2-vi1)=Avdvid,设电源电压为12V， 则运放最大输出电压 VOM=10V,设运放Avo=105，则其传输特性如图所示,-0.1,0.1,-10,10,线性区,非线性区,非线性区,结论：运放在开环状态下线性区很窄，只能工作在非线性区。,理想运放则无线性区,如何使运放工作在线性区呢？,降低电压放大倍数,如何降低电压放大倍数呢？,引入负反馈,结论：运放工作在线性区的条件是在电路中加入负反馈。,理想运放的条件,放大倍数与负载无关。分析多个运放级

3、联组合的线性电路时可以分别对每个运放进行。,运放工作在线性区的特点,集成运放理想化条件,集成运放理想化条件下分析法则,虚短路 虚开路 放大倍数与负载无关， 可以分开分析。,2.3 基本线性运放电路,vN= vP= vi,结构特点：信号从同相端输入。,2.3.1 同相放大电路（1）,2. 共模输入电压为vi，因此对运放的共模抑制比要求高。,1.输入电阻大，输出电阻小，可认为是0，因此带负载能力强。,性能特点：,iN= iP= 0,输入电阻大，输出电阻小，在电路中常作为阻抗变换器或缓冲器。作用与分离元件的射极输出器相同，但是电压跟随性能好。,结构特点：输出电压全部引到反相输入端，信号从同相端输入。

4、电压跟随器是同相比例运算放大器的特例。,电压跟随器,例2.3.1,i1= i2,结构特点：信号从反相端输入。,2.3.2 反相放大电路（1）,虚地,Ri=R1,为保证一定的输入电阻，当放大倍数大时，需增大R2，而大电阻的精度差，因此，在放大倍数较大时，该电路结构不再适用。,RP =R1 / R2,反相放大电路（2）,输出电阻小、共模电压为 0 以及“虚地”是反相输入的特点。,1. 共模输入电压为0，因此对运放的共模抑制比要求低。,2. 输出电阻小，可认为是0，因此带负载能力强。,3. 输入电阻小，因此对输入电流有一定的要求。,4. 在放大倍数较大时，该电路结构不再适用 。,性能特点：,例：求A

5、v =?,应用：用低值电阻实现高电压增益的反相比例运算,(2)该电路作为话筒的前置放大电路，若选R1=51k, R2=R3=390k,当vo=-100vi时，计算R4的值；（3）直接用R2代替T形网络的电阻时，当R1=51k,Av=-100时，求R2值。,设计要求：,Ri = 1M ，AV = -100,解：,R1 = Ri = 1M,设计例题,R2 = R1 = Ri = 1M,取：,R2 R3 ,R4 (k),R4 = 99k,R3 = 1k,作业：2.3.2 2.3.5,2.4 同相输入和反相输入放大电路的其他应用,解出：,差动放大器放大了两个信号的差，但是它的输入电阻不高（=2R1）,

6、 这是由于反相输入造成的。,2.4.1 求差电路,例2.4.1 求图所示电路的输出电压vo2的表达式，并说明该电路的特点。,电路的输入电阻为无穷大。,当R1=R21时,2.4.2 仪用放大器,调节反相求和电路的某一路信号的输入电阻，不影响输入电压和输出电压的比例关系，调节方便。,实际应用时可适当增加或减少输入端的个数，以适应不同的需要。,2.4.3 求和电路,此电路如果以 v+ 为输入 ，则输出为：,vP 与 vi1 和 vi2 的关系如何？,注意：同相求和电路的各输入信号的放大倍数互相影响，不能单独调整。,流入运放输入端的电流为0（虚开路）,同相求和运算,左图也是同相求和运算电路，如何求同相

7、输入端的电位？,提示： 1. 虚开路：流入同相端的电流为0。 2. 节点电位法求v+。,例,虚短路,虚开路,虚开路,单运放的加减运算电路,优点：元件少，成本低。,缺点：要求R1/R2/R5=R3/R4/R6。阻值的调整计算不方便。,改进：采用双运放电路。,单运放的加减运算电路,双运放的加减运算电路,例：设计一个加减运算电路， RF=240k，使 vo=10vi1+ 8vi2 - 20vi3,解:,(1) 画电路。,系数为负的信号从反相端输入，系数为正的信号从同相端输入。,运放加减电路设计（1）,(2) 求各电阻值。,vo=10vi1+ 8vi2 - 20vi3,运放加减电路设计（1）,例：A/

8、D变换器要求其输入电压的幅度为0 +5V，现有信号变化范围为-5V+5V。试设计一电平抬高电路，将其变化范围变为0+5V。,vo = 0.5vi+2.5 V,运放加减电路设计（2）,vo =0.5vi +2.5,=0.5 (vi +5) V,运放加减电路设计（2）,求电压增益表达式,解：,A1、A2为电压跟随器， 所以,对A3利用虚短、虚断有,A4为反相比例,解得：,加减电路分析1,(1) 求vO 表达式,(2) 说明A1 , A2各构成什么功能电路。,集成运放均是理想的,解:,第一级A1同相比例,第二级A2差分电路,具有高输入电阻的减法电路,加减电路分析2,例：由三运放放大器组成的温度测量电路。,Rt ：热敏电阻,集成化:仪表放大器,Rt=f (TC),输入方波，输出是三角波。,1、积分电路,2.4.4 微分电路与积分电路,V,积分时限,例.如果积分器从某一时刻输入一直流电压，输出将反 向积分，经过一定的时间后输出饱和。,vN= vP= 0,2、微分电路,其他一些运算电路：对数与指数运算电路、乘