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1、,集成运算的应用,模拟运算电路,1,模拟运算电路的测试,2,电压比较器,3,2,3,回顾：集成运放的两种工作状态,1. 运放的电压传输特性：,设：电源电压VCC=10V。 运放的Aod=104,Ui1mV时，运放处于线性区。,Aod越大，线性区越小， 当Aod 时，线性区0,4,2.理想运算放大器：,开环电压放大倍数 Aod= 差摸输入电阻 Rid= 输出电阻 Ro=0,为了扩大运放的线性区，给运放电路引入负反馈：,理想运放工作在线性区的条件： 电路中有负反馈！,运放工作在线性区 的分析方法： 虚短（u+=u-） 虚断（ii+=ii-=0）,3.线性区：,5,4. 非线性区（正、负饱和状态）,
2、运放工作在非线性区的条件： 电路开环工作或引入正反馈！,运放工作在非线性区的分析方法在下一节讨论,6,一、比例运算电路,作用：将信号按比例放大。,类型：同相比例放大和反相比例放大。,电路结构：引入深度电压并联负反馈或电压串联负反馈。这样放大倍数与运放本身无关，只与反馈系数即外部元件有关。,7,i1= i2,1）放大倍数,虚短路,虚断路,1.反相比例运算电路,结构特点：负反馈引到反相输入端，信号从反相端输入。,电压并联负反馈,8,2）电路的输入电阻,Ri=R1,RP =R1 / R2,uo,为保证一定的输入电阻，当放大倍数大时，需增大R2，而大电阻的精度差，因此，在放大倍数较大时，该电路结构不再
3、适用。,9,输出电阻小；共模电压为 0；“虚地”是反相输入的特点。,3）反馈方式,电压并联负反馈,输出电阻很小， 输入电阻也不大。,10,1）共模输入电压为0，因此对运放的共模抑制比要求低。,2）由于电压负反馈的作用，输出电阻小，可认为是0，因此带负载能力强。接近恒压源。,3）由于并联负反馈的作用，输入电阻小，因此从信号源取的电流较大。对信号源要求较高。,5）在放大倍数较大时，该电路结构不再适用 。,4）输入和输出反相。,反相比例电路的特点：,11,2.同相比例运算电路,u-= u+= ui,反馈方式：电压串联负反馈，输入电阻高。,虚短路,虚断路,结构特点：负反馈引到反相输入端，信号从同相端输
4、入。,虚断路,f,12,3）共模输入电压为ui，因此对运放的共模抑制比要求高。,1）由于电压负反馈的作用，输出电阻小，可认为是0，因此带负载能力强。,2）由于串联负反馈的作用，输入电阻大。,4）输入与输出同相，放大倍数大于等于 1。,同相比例电路的特点：,13,此电路是电压串联负反馈，输入电阻大，输出电阻小，在电路中作用与分立元件的射极输出器相同，但是电压跟随性能好。,结构特点：输出电压全部引到反相输入端，信号从同相端输入。电压跟随器是同相比例运算放大器的特例。,3.电压跟随器,14,二、反相求和运算电路,实际应用时可适当增加或减少输入端的个数，以适应不同的需要。,15,可用叠加法求,虚地,1
5、6,三.减法运算电路,解出：,叠加法,差动放大器放大了两个信号的差，可实现减法运算。,该电路的特点是： 由于采用双端差动输入， 故具有高共模抑制比； 但是由于有并联负反馈存在，故它的输入电阻不高。,17,例1:求输入与输出关系,18,例2:写出输出电压表达式,19,1. 它们都引入电压负反馈，因此输出电阻都比较小 。,2. 关于输入电阻：反相输入的输入电阻小，同相输入的输入电阻高。,3. 同相输入的共模电压高，反相输入的共模电压小。,比例运算电路与加减运算电路小结,20,四.积分运算电路,由于是反相积分故为负,21,若输入方波，输出是三角波。,思考：如果输入是正弦波，输出波形怎样?,也可以构作
6、同相积分电路，则输出为正，输入与输出同相。,22,五. 微分运算电路,u= u+= 0,23,24,一. 训练目的,（1）研究由集成运算放大器组成的比例、加法、减法等基本运算电路的功能。 （2）了解运算放大器在实际应用时应考虑的一些问题,二. 仪器设备,12V直流电源1套 函数信号发生器1台 交流毫伏表1块 直流电压表1块 集成运算放大器A7411 电阻器、电容器若干,25,三. 训练内容,（1）反相比例运算电路,1）按图连接电路，接通12V电源进行调零。,调零时，将输入端接地，调零端接入电位器RW，用直流电压表测量输出电压U0，细心调节RW，使U0为零（即失调电压为零）。,26,2）输入f1
7、00Hz，Ui0.5V的正弦交流信号，测量相应的UO，并用示波器观察uO和ui的相位关系，记录。,27,（2）同相比例运算电路,1) 按图连接实验电路。实验步骤同内容1，将结果记录。,28,2）将上图中的R1断开，得下图所示电路重复内容1)。,29,一、单值电压比较器,UR,当ui UR时 , uo = -Uom,30,特例：过零比较器 (UR =0时),传输特性曲线,ui0则输出为正，反之为负。,ui 0则输出为正，反之为负。,31,例：利用电压比较器将正弦波变为方波。,方波与正弦波同相。 问：若反相输入则如何？,可实现过零检测,32,二、滞回电压比较器,特点：电路中使用正反馈。,2. 当uo正饱和时(uo =+UOm) ：,3. 当uo负饱和时(uo = UOm) ：,33,当ui 增加到UH时，输出由Uom跳变到-Uom；,当ui 减小到UL时，输出由-Uom跳变到Uom 。,传输特性：,正程,逆程,分别称UTH1和UTH2上下门限电压。称(UTH1- UTH2)为回差。,小于回差的干扰不会引起跳转。跳转时，正反馈加速跳转。,34,u+=0 时翻转，可以求出上下门限电压。,当u+ u- =0 时, uo= +UOM 当u+ u- =0时, uo= -UOM,35,上下门限电压：,对称性,Thank You !,
