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1、电工电子实验技术（下册）运算放大器的讲课课件2007年4月EDA室 卢庆莉 编写主要授课内容：一、理想运算放大器概念 二、理想运算放大器特性 三、反相比例放大器四、同相比例放大器 五、反相加法器六、同相相加器七、实验三十六 运算放大器线性应用2007年4月EDA室 卢庆莉 编写集成运算放大器，有三级：输入级、中间级和 输出级。是一种直接耦合的高增益的放大器，Aud可以达到上千。如果在其外围加上负反馈，可以实现信号的运算，处理，波形的产生和信号的变换等功能，应用 十分广泛。 为了分析方便，把实际运算放大器简化成理想运算放大器。 运算放大器2007年4月EDA室 卢庆莉 编写一、理想运算放大器概念
2、1.开环差模电压增益Aud； 2.差模输入电阻Rid 3.差模输出电阻Rod0 4. KCMR 5.输入失调电流IIO、失调电压UIO和它们的温 漂均为零；6.输入偏置电流IIB=0 7. 3dB带宽BW= 2007年4月EDA室 卢庆莉 编写运算放大器的两种基本反馈组态 1、运算放大器的开环传输特性 (a)运算符号；(b)开环传输特性 2007年4月EDA室 卢庆莉 编写(1)“+”表示同相输入端，表明从该端输入的 信号输出为同相放大。(2)“”表示反相输入端，表明从该端输入的 信号输出为反相放大。(3) 集成运放是高增益的直接耦合放大器。 其开环放大倍数非常大。 说 明2007年4月EDA
3、室 卢庆莉 编写二、理想运算放大器特性 1.“虚短”特性当运放工作在线性状态时，由于所以：2.“虚断”特性当集成运放工作在线性状态时，所以：2007年4月EDA室 卢庆莉 编写三、反相比例放大器判断反馈类型：并联电压负反馈 虚地2007年4月EDA室 卢庆莉 编写1Auf根据深负反馈的条件（或理想运放的虚断概念）可知： 因此：2007年4月EDA室 卢庆莉 编写2、闭环传输特性 2007年4月EDA室 卢庆莉 编写2闭环输入电阻Rif根据虚地的概念得到 ：2007年4月EDA室 卢庆莉 编写3闭环输出电阻Rof理想运放Ro0，所以Rof=02007年4月EDA室 卢庆莉 编写判断反馈类型：串联
4、电压负反馈 四、同相比例放大器2007年4月EDA室 卢庆莉 编写1Auf根据深负反馈的条件（或理想运放的虚短概念）可知： 2007年4月EDA室 卢庆莉 编写2、闭环传输特性 增加负反馈使线性范围增大2007年4月EDA室 卢庆莉 编写若R1开路（或R1）、R2=0，则Auf=1，称为电压跟随器。在实验室里，经常用 电压跟随器来检测运放的好坏。 因为串联电压负反馈使输入电阻增大， 输出电阻减小，所以闭环Rif=，Rof=0。 2007年4月EDA室 卢庆莉 编写五、反相加法器2007年4月EDA室 卢庆莉 编写又因为 if=i1+i2+i3，则 2007年4月EDA室 卢庆莉 编写六、同相相
5、加器2007年4月EDA室 卢庆莉 编写实验三十六 运算放大器线性应用电路 J1.设计一个反相比例放大器 （一）设计技术指标 1）Au=202)Ri=1K 3)Uopp1V （二）设计条件1） Ec= 9V2) RL= 5.1K2007年4月EDA室 卢庆莉 编写（三）设计已知：2007年4月EDA室 卢庆莉 编写（四）测量1)ui=0.1V(直流)2007年4月EDA室 卢庆莉 编写2)ui=0.1V(交流有效值)2007年4月EDA室 卢庆莉 编写J2.设计一个反相加法电路一、设计技术指标1）运算关系UO=-（5Ui1+2Ui2)2)Ri15K , Ri25K 。二、设计条件 1） Ec=
6、 9V2) RL= 5.1K2007年4月EDA室 卢庆莉 编写三、设计UO=-（5Ui1+2Ui2)已知：2007年4月EDA室 卢庆莉 编写四、测量2007年4月EDA室 卢庆莉 编写2007年4月EDA室 卢庆莉 编写实验三十七 运算放大器非线性应用电路J1.设计一个方波发生器 一、技术指标1、电路结构要求图7-16 方波发生器2、电路指标(1)输出信号频率f=750HZ(2)输出信号电压幅 度为:Uo3V2007年4月EDA室 卢庆莉 编写3、设计条件(1)电源电压为:9V(2)负载阻抗 RL=10K4、分析(1)R、C作为积分电路,即:定时电路.(2)从电路结构看,它由一个迟滞比较器
7、和RC充 放电电路组成.其中迟滞比较器作为状态记忆电 路,RC作为定时电路.(3)电路的正反馈系数F为:2007年4月EDA室 卢庆莉 编写(4)电容器端电压随时间变化规律为2007年4月EDA室 卢庆莉 编写Uo=+Vz强调:在低频范围(如10HZ 10KHZ)内,对于固 定频率来说此电路是一较好的振荡电路.当振 荡频率较高时,为了获得前后沿较陡的方波,以 选择转换速率较高的运放为宜. (5)电路的工作原理充电+放电+2007年4月EDA室 卢庆莉 编写二、设计过程1、求R1和R2的值,可使F=0.47,则 T=2RC又由于所以如果取R2=10K,则 R1=11K2007年4月EDA室 卢庆
8、莉 编写2、求R f=750HZ, 取C=0.01uf ,则则取R=68K2007年4月EDA室 卢庆莉 编写3、求R3R3为稳压管的限流电阻.Dz=3V, 其额定功率为0.5W,使用它时,一般取 它的1/10,即:0.5W/10=0.05W。这样可算出其额定最大 IDzmax=0.05/3V17mA,由手册上给出一般稳压管 的IDzmax=10mA。因此，5V/10mA=500=Rimin 。如取IDz=5mA,则R=5V/5mA=1K。如取IDz=5mA，则R=5V/8mA=0.625K,取R=620。2007年4月EDA室 卢庆莉 编写注:讨论: IDz大,则充电电流大,则 产生的C(结
9、电容小),输出矩形波 的上升沿陡直. IDz小,则充电电流小,则产生的C(结电容大),输 出矩形波的上升沿较缓. IDz的取值在3mA10mA范围,都可使稳压管正常 工作.但由和的分析可知, IDz取得大一些,即 :R3小一些为好。 2007年4月EDA室 卢庆莉 编写2007年4月EDA室 卢庆莉 编写三、实际测量2007年4月EDA室 卢庆莉 编写T1.设计一个文氏桥正弦波振荡器技术指标要求：1、电路结构要求2、电路指标 (1)f=1KHZ (2)UO=1V3、设计条件 （1）电源电压为：9V （2）负载电阻RL=10K2007年4月EDA室 卢庆莉 编写4、原理分析首先讨论正反馈网络：2
10、007年4月EDA室 卢庆莉 编写RC串并联网络 令：2007年4月EDA室 卢庆莉 编写幅频特性和相频特性表达式为 其中2007年4月EDA室 卢庆莉 编写2007年4月EDA室 卢庆莉 编写根据相位平衡条件，当= O时，为正反馈。因此振荡频率为：当= O时，F=1/3。根据相位起振条件求振荡频率OSC2007年4月EDA室 卢庆莉 编写由振幅起振条件求开环增益A将正反馈环断开得到开环电路：同相放大器得到：A3因此：2007年4月EDA室 卢庆莉 编写通常R1或者Rf为热敏电阻。起到外稳幅的作用：R1是正温度系数, Rf是负温度系数。Rf和R1引入的电压串联负反馈有助于改善波形 减小失真。稳
11、幅过程： UO负负反馈电馈电 流 T R1、 Rf负负 反馈馈 UO文氏电桥振荡器信号波形质量和稳定性好， 故得到了广泛的应用。2007年4月EDA室 卢庆莉 编写电路中D1和D2的作用是什么？为使电路起 振R3、RW和R4应满足什么条件？正反馈支路负反馈支路稳定输出幅度电阻不能太大调节Auf使电路容易起振2007年4月EDA室 卢庆莉 编写C1、C2、R1、R2 构成文氏桥电路，则有C1=C2， R1=R2 要求输出信号频率f=1KHZ,电路中取C1=C2=104Pf,则R=R1=R2，取15K（103的电电容0.01f)要满足电路的起振条件，则要求：AuFu12007年4月EDA室 卢庆莉 编写则R410rDr ,其中rDr为D1、D2内阻，（R4rDr rDr rDr） 约为：几十几百欧，则取R4=2.2K。R31/2（RW+R4）取R3=10K ，RW=22K电位器。2007年4月EDA室 卢庆莉 编写2007年4月EDA室 卢庆莉 编写2007年4月EDA室 卢庆莉 编写
