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1、2007年4月,电工电子实验技术（下册）,运算放大器的讲课课件,2007年4月,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,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,一、理想运算放大器概念,1.开环差模电压增益Aud；,
2、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,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,(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,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
3、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,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,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,2、闭环传输特性,2007年4月,2闭环输入电阻Rif,根据虚地的概念得到 ：,2007年4月,3闭环输出电阻Rof,理想运放Ro0，所以Rof=0,2007年4月,判断反馈类型：串联电压负反馈,四、同相比例放大器,2007年4月,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,2、闭环传输特性,增加负反馈使线性范围增大,2007年4月
4、,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,五、反相加法器,2007年4月,又因为 if=i1+i2+i3，则,2007年4月,六、同相相加器,2007年4月,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=20 2)Ri=1K 3)Uopp1V,（二）设计条件,1） Ec= 9V 2) RL= 5.1K,2007年4月,（三）设计,已知：,2007年4月,（四）测量,1)ui=0.1
5、V(直流),2007年4月,2)ui=0.1V(交流有效值),2007年4月,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= 9V 2) RL= 5.1K,2007年4月,三、设计,UO=-（5Ui1+2Ui2),已知：,2007年4月,四、测量,2007年4月,2007年4月,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:Uo3V,2007年4月,
6、3、设计条件(1)电源电压为:9V(2)负载阻抗 RL=10K,4、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,(4)电容器端电压随时间变化规律为,2007年4月,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,2007年4月,二、设计过程,1、求R1和R2的值,可使F=0.47,则 T=2
7、RC,又由于,所以,如果取R2=10K,则 R1=11K,2007年4月,2、求R, f=750HZ, 取C=0.01uf ,则,取R=68K,2007年4月,3、求R3,R3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,注:,讨论: ID
8、z大,则充电电流大,则产生的C(结电容小),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,2007年4月,三、实际测量,2007年4月,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=1V,3、设计条件 （1）电源电压为：9V （2）负载电阻RL=10K,2007年4月,4、原理分析,首先讨论正反馈网络：,2007年4月,RC串并联网络,令：
9、,2007年4月,幅频特性和相频特性表达式为,其中,2007年4月,2007年4月,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OSC,2007年4月,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,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。,稳幅过程： UO负反馈电流 T R1、 Rf负反馈 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
10、,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,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的电容0.01f),要满足电路的起振条件，则要求：AuFu1,2007年4月,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,2007年4月,
