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1、电工电子技术 主讲 韩振花 项目八 集成运算放大电路 微分与积分运算电路 明确任务 微分与积分运算电路 知识准备 微分与积分运算电路的分析 知识深化 集成运放的输入保护 归纳总结 一 明确任务 一 微分与积分运算电路 输出与输入模拟信号之间构成一定的数学运算关系的电路称为运算电路 利用负反馈技术 采用集成运算放大器就可以构成各种运算电路 用集成运放实现的基本运算有加减法 微分 积分等 这里主要介绍微分积分运算 二 知识准备 一 积分运算电路 积分运算指集成运放的输出电压与输入电压的积分成比例的运算 积分运算电路如图1所示 用CF代替RF构成反馈电路 设电容器CF上初始电压 随着充电过程的进行
2、电容器CF两端的电压为 图1积分运算电路 二 知识准备 一 积分运算电路 由图1可知故 1 图1积分运算电路 二 知识准备 一 积分运算电路 式 1 表明 输出电压正比于输入电压对时间t的积分 负号表示输出电压与输入电压相位相反 若输入电压是一恒定的直流电压 则有这时 输出电压与积分时间成正比 因此 即使输入电压很小 但经过一段时间后输出电压也会积累到一定数值 这种特性在自动调节系统和测量系统中得到广泛应用 图1积分运算电路 二 知识准备 二 微分运算电路 微分运算是积分运算的逆运算 积分电路中 电阻R1与电容CF的位置对调一下 即得微分电路 电路如图2所示 由图2可知故 2 图2微分运算电路
3、 二 知识准备 二 微分运算电路 式 2 表明 输出电压正比于输入电压对时间的微分 若是一恒定的直流电压 则进行运算时 输出量一定要反映输入量的某种运算结果 即输出电压将在一定的范围内变化 所以集成运放必须工作在线性区 图2微分运算电路 三 知识深化 一 集成运放的输入保护 当运放的差模或共模输入信号电压过大时 会引起集成运放输入级的损坏 另外 当集成运放受到强干扰信号或同相输入时 共模信号过大 会使输入级三极管的集电结处于正偏 形成集电极与基极信号极性相同 通过外电路形成正反馈 使输出电压突然骤增至正电源或负电源电压值 产生自锁现象 这时集成运放出现信号加不进去或不能调零的现象 在集成运放尚
4、未损坏时 暂时切断电源 重新通电后可恢复正常工作 但自锁严重时 也会损坏集成运放 为此 可在集成运放输入端加限幅保护 三 知识深化 一 集成运放的输入保护 其中图3 a 用于反相输入差模信号过大的限幅保护 图3 b 用于同相输入共模信号过大的限幅保护 图3输入保护电路 三 知识深化 一 集成运放的输入保护 在调试过程中处理不当 极易损坏集成运放 下列问题应引起注意 1 必须在切断电源情况下更换元件 在集成运放接通电源时 更换元件 易使集成运放工作不正常而损坏 2 在加信号前应先进行消振和调零 若器件内部有补偿网络 不需再消振 3 当输出端信号出现干抗时 应采用抗干扰措施或加有源滤波消除之 四 归纳总结 微分与积分运算电路 这节课主要讲述了微分与积分运算电路的组成 特点 微分与积分运算电路的计算 集成运放的输入保护等 谢谢
