《电模第七章(运算放大电路基础及其应用)压缩》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电模第七章(运算放大电路基础及其应用)压缩（56页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、7.3 求和运算电路7.1 运算放大器线性应用电路的特点 7.2 比例运算电路7.4 积分和微分运算电路第七章 运算放大电路基础及其应用7.5 反馈放大电路本章主要讲述理想集成运放的特点、基本运算电路。重点掌握理想集成运放的特点及“虚短”、“虚断”的概念，并能应用这两个基本概念分析基本运算电路；内容简介7.1 集成电路运算放大器1. 集成电路运算放大器的内部组成单元图7.1.1 集成运算放大器的内部结构框图1. 集成电路运算放大器的内部组成单元图7.1.2 运算放大器的代表符号 （a）国家标准规定的符号 （b）国内外常用符号2. 运算放大器的电路模型图2.1.3 运算放大器的电路模型通常： 开
2、环电压增益Aod的105 （很高） 输入电阻ri 106 （很大） 输出电阻ro 100 （很小） vOAod(vPvN) （ V vO V ） 注意输入输出的相位关系运算放大器外形图满足下列参数指标的运算放大器可以视为理想运算放大器。1.开环差模电压放大倍数Avd=，实际上Avd80dB即可。 3、理想运放的性能指标2.差模输入电阻Rid=，实际上Rid比输入端外电路的电阻 大23个量级即可。3.输出电阻Ro=0，实际上Ro比输入端外电路的电阻小12 个量级即可。 5.带宽足够宽，上限截止频率 fH= 。4.共模抑制比足够大，KCMR = 。实际上在做一般原理性分析时，产品运算放大器都可以视
3、 为理想的。只要实际的运用条件不使运算放大器的某个技术指 标明显下降即可。6.失调电压、失调电流和温漂均为零，且无任何内部噪声 。实际集成运放的特性很接近理想集成运放，我们仅仅 在进行误差分析时，才考虑理想化后造成的影响，一般工 程计算其影响可以忽略。集成运放的电压传输特性在线性区：uOAod(uPuN)， Aod是开环差模放大倍数。由于Aod高达几十万倍，所以集成运放工作在线性区时的最大 输入电压(uPuN)的数值仅为几十一百多V。当其大于此值时 ，集成运放的输出不是UOM , 就是UOM ，即集成运放工作在非 线性区。（2）理想集成运放工作于线性区理想运放工作于线性区：“虚短”：运放的同相
4、输入端和反相输入端的电位“无穷 ”接近，好象短路一样，但却不是真正的短路。“虚断”：运放的同相输入端和反相输入端的电流趋于0 ，好象断路一样，但却不是真正的断路。理想运放工作于线性区，因其放 大倍数趋于无穷大，所以在输入端 只要加一个非无穷小的电压，其输 出就会超出其线性工作区，因此， 只有电路引入负反馈，才能使其工 作于线性区。（3）理想集成运放工作于非线性区电路中没有引入负反馈或引入的 是正反馈，理想运放工作于非线性 区。因其放大倍数趋于无穷大，所 以输出电压只有两种可能：7.2 基本运算电路 比例运算电路 积分微分运算电路 加减运算电路 差动，仪用放大比例运算电路：将输入信号按比例放大的
5、电路 。分类：按输入信号 加入不同的 输入端分反向比例电路同相比例电路差动比例电路比例放大电路是集成运算放大电路的三 种主要放大形式(1) 反相比例运算放大器_+RFR1RuiuoiIiFi-i+虚地点iI=iF+ i-=iF , i- =0 i+ =0 u+ =0u=u+=0平衡电阻(使输入端 对地的静态电阻相等 ):R=R1/RFF 电压放大倍数:反相比例运算放大器输入电阻Ri=R1输入电阻(小):uo_+RFR1RPuiiIiFi-i+反馈电阻 运算放大器输入端无共模信号 运算电路输入电阻较小_+RFR1RuiuoiIiFi-i+例题1. R1=10k , RF=20k , ui =-1
6、V。求:uo ，R 应为多大？Auf=-（RF/R1）=-20/10=-2uo= Auf ui=(-2)(-1)=2VR=R1/RF=10/20=6.7 k (2) 同相比例运算放大器u-= u+= uii+ =0i- =0 _+RFR1RuiuoiFi1Auf=1+RFR1iF=i1R=R1/RF同相比例运算放大器输入电阻：_+RFRfRPuiuo 运算放大器输入端有共模信号 运算电路输入电阻很大Ri=输入电阻(大):_+RFRfRPuiuoAuf=1+RFRf当RF=0时,Auf=1uo=ui(3) 电压跟随器此电路输入电阻 大，输出电阻小， 在电路中作用与分 离元件的射极输出 器相同，但
7、是电压 跟随性能好。_+RFR1RuiuoiFi1例题2. R1=10k , RF=20k , ui =-1V。求:uo ，R 应为多大？uo= Auf ui=(3)(-1)=-3VR=R1/RF =10/20=6.7 k Auf=1+ =1+20/10=3RFR1(4) 差动放大器_+RFR1R1ui1uoRFui2i+ =0i- =0ui1RF R1 + RF u+ =u- = u+ u- =uo R1 + ui2 RF R1 + RF uo R1 + ui2 RF R1 + RF ui1RF R1 + RF =例题3. R1=10k , R2=20k , ui 1=-1V， ui 2=1
8、V 。 求:uo uo_+R2R1R1 R2ui1_+ui2_+R2 R1RPuo= (uo2- uo1)=(20/10)3-(-1) =8VR2 R1uo1= ui1=-1Vuo2= ui2(1+R2/R1)=3V(5) 反相求和运算：_+RFR1R2ui2uoRui1 i1i2iF虚地uo =-(ui1 R1 RF +ui2 R2 RF )若R1 =R2 =R, uo = -(ui1 R RF +ui2 )取R = R1/ R2/RFuo_+RFR1Ruii+ =0i- =0,i1 + i2= iFui1 R1 =ui2 R2 +-uo RF (6) 同相求和运算：Auf= RFR11+u
9、o = Auf u+ =( )( + ) RFR11+R2 R1 + R2 ui1R1 R1 + R2 ui2取R1/R2=RF/R当R1 = R2 时, uo = ( )(ui1 + ui2)RFR11+12RRF+u i1uoR1R2ui2-u+ _+RFR1R uiuo(7) 反相积分运算i1iCu i- +RRCuoucuc = -uoi+ =0i- =0,iC =Cduc dt-Cduo dtui R=u-= u+= 01) 输入为阶跃信号时的输出电压波形？ 2) 输入为方波时的输出电压波形？ 3) 输入为正弦波时的输出电压波形？波形变换移相线性积分应用举例：(8) 微分运算：u-=
10、 u+= 0u i +uoRRiCiRCi- =0tui0tuo0例5：,求uo。u i +uoRR2iCiRC90运算电路要求1.熟记前8种基本运算电路的电路图及放 大倍数公式。2. 以上基本运算电路级联后输出的计算 。3. 会用 i- =0, i+ =0, u+ = u- 分析给定运算 电路的 放大倍数。仪用放大电路（三运放电路）+A1-+A2RRRWui1ui2uo1uo2ab+R1R1-+A3R2R2uo+A1_ +A2RRRWui1ui2uo1uo2ab+三运放电路(续)i1- i2-i+ =0i- =0,u-= u+,R、RW、R三个电阻可视为串联三运放电路(续)uoR1R1+A3
11、R2R2uo1uo2+A1_ +A2RRRWui1ui2uo1uo2ab+uo=三运放电路是差动放大器，放大倍数 可调。由于输入均在同相端，此电路的输入 电阻高。三运放电路的特点例6:由三运放放大器组成的温度测量电路uoR1R1+A3R2R2+A1_ +A2RRRW+U=+5VRRRRtuiui =Rt - R 2(Rt+R)URt 热敏电阻uo=ui=Rt - R 2(Rt+R)URt=f(TC)集成化:仪表放大器7.3 放大电路中的反馈 7.3.1 反馈的概念 7.3.2 负反馈放大电路的四种基本组态 7.3.3 负反馈对放大电路性能的影响7.3.1 反馈的概念凡是将放大电路输出端的信号（
12、电压或电流 ）的一部分或全部引回到输入端，与输入信 号迭加，就称为反馈。若引回的信号削弱了输入信号，就称为负反馈。 若引回的信号增强了输入信号，就称为正反馈。这里所说的信号一般是指交流信号， 所以判断正负反馈，就要判断反馈信号与 输入信号的相位关系，同相是正反馈，反 相是负反馈。放大器输出输入取+ 加强输入信号 正反馈 用于振荡器取 - 削弱输入信号 负反馈 用于放大器开环闭环负反馈的作用：稳定静态工作点；稳定放大倍数；提 高输入电阻；降低输出电阻；扩展通频带。反馈网络叠加反馈 信号实际被放大信号反馈框图：反馈电路的三个环节：负反馈框图 ：基本放大 电路Ao反馈回路F+输出信号输入信号反馈信号
13、差值信号放大 ：反馈 ：叠加 ：开环放大倍数闭环放大倍数反馈系数基本放大 电路Ao反馈回路F+负反馈放大器的一般关系：反馈深度定义：基本放大 电路Ao反馈回路F+负反馈放大器的闭环放大倍数当Ao很大时，AoF1：结论：当 Ao 很大时，负反馈放大器的闭环放大倍 数与晶体管无关，只与反馈网络有关。即负 反馈可以稳定放大倍数。ufud例：Rf 、RE1组成反馈 网络，反馈系数：+C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2 RE1CEC3C2+ECuoui+T1T2Rf7.3.2 负反馈的类型 1、 负反馈的类型一、电压反馈和电流反馈电压反馈：反馈信号取自输出电压信号。电流反馈：反馈信号取自输出电
14、流信号。电压负反馈：可以稳定输出电压、减小输出电阻。电流负反馈：可以稳定输出电流、增大输出电阻。根据反馈所采样的信号不同，可以分为电压 反馈和电流反馈。二、 反馈的判断方法净输入信号 根据反馈根据反馈 信号对输入信信号对输入信 号作用的结果号作用的结果 反馈分：反馈分：正反馈正反馈负反馈负反馈负反馈负反馈 反馈信号削弱 输入信号的作 用，减小净输 入信号。正反馈正反馈 反馈信号增强 输入信号的作 用，增加净输 入信号。基本放大基本放大 电路电路A A反馈反馈 电路电路F F+1 1、反馈的分类、反馈的分类判断方法：瞬时极性法瞬时极性法 假设输入信号的瞬时极性， 沿信号的传输环路判定反馈 信号的
15、瞬时极性，确定反馈 信号对输入信号的影响，使 净输入信号减小为负反馈； 反之为正反馈。净输入信号：ui瞬时值为正时,uf瞬时值也为正,即两者同相负反馈负反馈+ uf + RB1RC C1C2RB2RERL+UCCuiuo+ RSeS+ ieube可见 ube ui , 反馈电压uf 削弱了净输入信号的作用用瞬时极性法判断正、负反馈例1瞬时极性法： 假设输入信号的瞬时极性， 沿信号的传输环路判定反馈 信号的瞬时极性，确定反馈 信号对输入信号的影响，使 净输入信号减小为负反馈； 反之为正反馈。结论：结论： 输出电压短路 法是判断电压、电流反馈的重要依据。1 1、反馈的分类、反馈的分类根据输出回路反馈电路取
