《第6章集成运算放大器应用student》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第6章集成运算放大器应用student（93页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第六章第六章 集成运算放大器应用及负反集成运算放大器应用及负反 馈放大电路馈放大电路1.掌握集成运放特性；了解集成运放组成、工作掌握集成运放特性；了解集成运放组成、工作 原理及使用注意事项原理及使用注意事项 ； 2. 2.熟悉反馈基本概念，掌握反馈类型的判别方法 ； 3.熟悉负反馈对放大电路性能的影响，会进行简 单反馈电路的设计； 4. 4.掌握运放线性应用电路的分析方法；并能进行掌握运放线性应用电路的分析方法；并能进行 简单电路的设计简单电路的设计; ; 5.了解电压比较器的工作原理和应用。解电压比较器的工作原理和应用。基本要求：主要内容：6.16.1 集成运算放大器的简介集成运算放大器的简
2、介6.36.3 运算放大器线性应用电路运算放大器线性应用电路6.56.5 运算放大器在波形产生中的应用运算放大器在波形产生中的应用( (自学自学) )6.46.4 运算放大器非线性应用电路运算放大器非线性应用电路6.26.2 负反馈放大电路负反馈放大电路6.1.1 集成运算放大器的组成及特点集成运算放大器：是一种高放大倍数、高输入 电 阻、低输出电阻的多级直接耦 合放大电路一、结构框图中间级输入级输出级偏置电路 6.1 6.1 集成运算放大器简介集成运算放大器简介输出端+VCC-VEE二、符号同相输入端反相输入端6.1.2 6.1.2 理想运算放大器及其分析依据理想运算放大器及其分析依据1.
3、理想运算放大器 Auo ， rid ， ro 0 ， KCMRR 2. 电压传输特性 uo= f (ui)线性区： uo = Auo(u+ u)非线性区： u+ u 时， uo = +Uo(sat) u+ u 时， uo = + Uo(sat) u+ Ube， rif 提高。1）串联负反馈无负反馈时：有负反馈时：uiubeib+ uf+使电路的输入电阻提高if无负反馈时：有负反馈时：在同样的Ube下，Ii= Ib + If Ib， rif 降低。后一页前一页返回2）并联负反馈使电路的输入电阻降低iiibube+电压负反馈具有稳定输出电压的作用， 即有恒压输出特性，故输出电阻降低。电流负反馈具有
4、稳定输出电流的作用， 即有恒流输出特性，故输出电阻提高。3）电压负反馈使电路的输出电阻降低4）电流负反馈使电路的输出电阻提高（4 4） 扩展频带扩展频带放大电路加入负反馈后增益下降，但通频带却加宽了。无反馈时放大器的通频带： fbw= f HfL f H有反馈时放大器的通频带： fbwf= f HffLf f Hf 要稳定直流量 引直流负反馈 改善交流性能 引交流负反馈要稳定输出电压 （减小输出电阻）引电压负反馈要稳定输出电流（增加输出电阻）引电流负反馈要增大输入电阻引串联负反馈要减小输入电阻引并联负反馈. . . 为改善性能引入负反馈的一般原则为改善性能引入负反馈的一般原则：输 出 端输 入
5、 端例. 为稳定输出电压、增加输入电阻，应用引入何种类型反馈？在图中连线。解：解： 电压串联负反馈第第六六章章 集成运算放大器集成运算放大器6.16.1 集成运算放大器的简单介绍集成运算放大器的简单介绍6.36.3 运算放大器在信号运算方面的应用运算放大器在信号运算方面的应用6.56.5 运算放大器在波形产生方面的应用运算放大器在波形产生方面的应用( (自学自学) )6.66.6 使用运算放大器应注意的几个问题使用运算放大器应注意的几个问题6.46.4 运算放大器在信号处理方面的应用运算放大器在信号处理方面的应用6.26.2 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈6.36.3运算放大器在信号运算
6、方面的运用运算放大器在信号运算方面的运用6.3.1 6.3.1 比比 例例 运运 算算6.3.2 6.3.2 加加 法法 运运 算算6.3.3 6.3.3 减减 法法 运运 算算6.3.4 6.3.4 积积 分分 运运 算算6.3.5 6.3.5 微微 分分 运运 算算6.3.1 6.3.1 比例运算比例运算 1 1. . 反相比例运算反相比例运算 （1）电路组成以后如不加说明，输入 、输出的另一端均为地 ()。（2）电压放大倍数因虚短, 所以u=u+= 0， 称反相输入端“虚地” 反相输入的重要特点因虚断，i+= i = 0 ， ifi1ii+uoRFui R2R1 +所以 i1 if 因要
7、求静态时u+、 u 对 地电阻相同， 所以平衡电阻 R2 = R1 / RFu- u+（3）输入电阻uoRFui R2R1 +ifi1ii+ 输入电阻小；输入电阻小； 虚地，无共模信号输入。虚地，无共模信号输入。（4）特点?问题? 1 运放饱和电压对电路工作有无影响？2 已知运放的Vsat=10V，Rf=100K、 R1=10K. 若VI=-0.1V，输出电压为多少？若VI=1.5V，输出电压?为保证不失真放大，电路的最大输入电压为多少？例：电路如下图所示，已知 R1= 10 k ，RF = 50 k 。 求：1. Auf 、R2 ；2. 若 R1不变，要求Auf为 10，则RF 、 R2 应
8、为 多少？解：1. Auf = RF R1 = 50 10 = 5 R2 = R1 RF =10 50 (10+50) = 8.3 k 2. 因 Auf = RF / R1 = RF 10 = 10 故得 RF = Auf R1 = (10) 10 =100 kR2 = 10 100 (10 +100) = 9. 1 kuoRFui R2R1 +2. 2. 同相比例运算同相比例运算因虚断，所以u+ = ui （1）电路组成（2）电压放大倍数uoRFuiR2R1+因虚短，所以 u = ui ， 反相输入端不“虚地” 因要求静态时u+、u对地 电阻相同， 所以平衡电阻R2=R1/RFu+uR2.
9、2. 同相比例运算同相比例运算电压放大倍数电压放大倍数因因虚短，所以虚短，所以 u u = = u ui i， 反相输入端不反相输入端不“ “虚地虚地” ” uoRFuiR2R1+当 R1= 或 RF = 0 时， uo = ui ， Auf = 1，称电压跟随器。uoRFuiR2R1+由运放构成的电压跟随器输入电阻高、输出电阻低，其跟随性能比射极输出器更好。uo ui+左图是一电压跟随器左图是一电压跟随器 ，电源经两个电阻分压后，电源经两个电阻分压后 加在电压跟随器的输入端加在电压跟随器的输入端 ，当负载，当负载R RL L变化时，其两变化时，其两 端电压端电压 u uo o不会随之变化。不
10、会随之变化。uo+15kRL15k+15V7.5k例：例：图中同相比例运算电路，求：需要帮忙吗？ 点击我会有新 发现。解：此电路为同相比例运算电路，于是式中的是指加在同相输入端的输入电压返回返回目录负载电流的大小负载电流的大小 与负载无关。与负载无关。例例2 2：负载浮地的电压负载浮地的电压- -电流的转换电路电流的转换电路1. 1. 能测量较小的电压；能测量较小的电压； 2. 2. 输入电阻高，对被输入电阻高，对被测电路影响小。测电路影响小。流过电流表的电流流过电流表的电流I IGGU Ux xR R2 2R R1 1+ + + + + R RL Lu ui iR R2 2R R1 1+ +
11、 + + + i iL Li i1 16.3.2 6.3.2 加法运算电路加法运算电路1. 1. 反相加法运算电路反相加法运算电路因虚短, u= u+= 0平衡电阻：R2= Ri1 / Ri2 / RFii2ii1ifui2uoRFui1Ri2Ri1+R2+因虚断，i = 0 所以 ii1+ ii2 = if )(2i 2iF 1i 1iF ouRRuRRu+=2. 2. 同相加法运算电路同相加法运算电路方法方法1: 1: 根据叠加原理根据叠加原理u ui1i1单独作用单独作用( (u ui2i20)0)时，时，同理，ui2单独作用时ui2uoRFui1Ri2Ri1+R1 +方法2：平衡电阻：
12、平衡电阻：R Ri1 i1 / R/ Ri2i2 = R= R1 1 / R/ RF Fu+思考u+=?也可写出也可写出 u u 和和 u u+ +的表达式，利用的表达式，利用 u u = = u u+ + 的性质求解。的性质求解。ui2uoRFui1Ri2Ri1+R1 +当改变某一路输入电阻时，当改变某一路输入电阻时，对其它路无影响；对其它路无影响；同相加法运算电路的特点：同相加法运算电路的特点：当改变某一路输入电阻时，当改变某一路输入电阻时，对其它路有影响；对其它路有影响；反相加法运算电路的特点：反相加法运算电路的特点：ui2uoRFui1Ri2Ri1+R1 +ui2uoRFui1Ri2R
13、i1+R2+)(2i 2iF 1i 1iF ouRRuRRu+=6.3.3 6.3.3 减法运算电路减法运算电路由虚断可得：由虚短可得：分析方法分析方法1 1：ui2uoRFui1 R3R2+R1 + +如果取 R1 = R2 ，R3 = RF 如 R1 = R2 = R3 = RF R2 / R3 = R1 / RF输出与两个输入信号的差值成正比。常用做测量 放大电路分析方法分析方法2 2：利用叠加原理：利用叠加原理减法运算电路可看作是反相比例运算电路与同相减法运算电路可看作是反相比例运算电路与同相 比例运算电路的叠加。比例运算电路的叠加。u+ui2uoRFui1 R3R2+R1 + +例：
14、图示是集成电路的串级应用，试求输出电压解答 返回目录解：A1是电压跟随器，A2是差动运算电路， 想一想：为什么要加A1？返回返回目录例1:设计一加减运算电路设计一加减运算电路，使 Vo=2Vi1+5Vi2-10Vi3 解：用双运放实现如果选Rf1= Rf2 =100K，且R4= 100K则：R1= 50K R2= 20K R5= 10K平衡电阻 R3= R1/ R2/ Rf1= 12.5KR6= R4/ R5/ Rf2= 8.3KVi2-+A1Rf1R3Vo1R2Vi1R1 -+A2Rf2R6VoR4Vi3R5思考:用一加法和减运算电路怎样实现？例2：求电路的电压放大倍数AvfA1R1R8R2
15、 voR3R4viR7R6R5A2A3v+3vo3v+16.3.4 6.3.4 积分运算电路积分运算电路由虚短及虚断性质可得i1 = ifif =?ifi1uoCFui R2R1 +uC + 当电容当电容C CF F的初始电压的初始电压 为为 u uC C( (t t0 0) ) 时时，则有，则有若输入信号电压为恒定直流量，即若输入信号电压为恒定直流量，即 u ui i= U= Ui i 时时，则，则uitO积分饱和线性积分时间线性积分时间 Uo(sat)uotO+ Uo(sat)ui = Ui 0 ui = Ui u u时，时， u uo o = += +U Uo o (sat)(sat) u u+ +uu 时，时，u uo o= +=
