《电路及电子技术(电子部分)下：第16章集成运算放大器及其应用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电路及电子技术(电子部分)下：第16章集成运算放大器及其应用（27页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第第1616章章 集成运算放大器及其应用集成运算放大器及其应用16.1 集成运算放大器简介集成运算放大器简介16.2 集成运放在信号运算方面的应用集成运放在信号运算方面的应用16.3 电压比较器电压比较器16.1.1 集成运放概述集成运放概述16. 1 集成运算放大器简介集成运算放大器简介16.1.2 集成电路的特点集成电路的特点1. 元器件参数的一致性和对称性好；元器件参数的一致性和对称性好；2. 二极管多用三极管的发射结代替；二极管多用三极管的发射结代替；3. 电阻的阻值受到限制，大电阻常用三极管恒流源代替，电阻的阻值受到限制，大电阻常用三极管恒流源代替， 电位器需外接；电位器需外接；4.
2、 电容的容量受到限制，电感不能集成，故大电容、电感电容的容量受到限制，电感不能集成，故大电容、电感 和变压器均需外接。和变压器均需外接。第第1616章章 16 16 1 1集成运放是具有很高开环电压放大倍数的直接耦合放大器。集成运放是具有很高开环电压放大倍数的直接耦合放大器。16.1.3 集成运放的结构和符号集成运放的结构和符号 1. 集成运放的内部电路结构框图集成运放的内部电路结构框图输入级输入级偏置电路偏置电路输出级输出级中间级中间级输入级输入级 差动放大器差动放大器输出级输出级 射极输出器或互补对称功率放大器射极输出器或互补对称功率放大器中间级中间级 电压放大器电压放大器偏置电路偏置电路
3、 由镜像恒流源等电路组成由镜像恒流源等电路组成第第1616章章 16 16 1 1输入级输入级偏置电路偏置电路中间级中间级输出级输出级输出输出2. 集成运放集成运放 741的的电路原理图电路原理图+VCCuO+反相反相输入输入-VEE同相同相输入输入T12T1T2T3T4T5T6T7T8T9T10T11T13T14T16T18T16T20T15T19R1R2R3R4R5R7R8R9R10R11R12C第第1616章章 16 16 1 1uiuou+u3. 集成运算放大器的符号集成运算放大器的符号输出端输出端反相反相输入端输入端同相同相输入端输入端A信号传信号传输方向输方向第第1616章章 16
4、 16 1 1理想理想运放开环运放开环电压放大倍数电压放大倍数实际实际运放开环运放开环电压放大倍数电压放大倍数 1. 运算放大器的电压传输特性运算放大器的电压传输特性UOMUOMUOMUOMUimUim实际运放实际运放理想运放理想运放 uo= f ( ui ) , 其中其中 ui = u+ u 16.1.4 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uOui0uiuo+uiuO0“ “虚断路虚断路虚断路虚断路” ”原则原则原则原则+iiui对于理想运放对于理想运放rid相当于两输入端之间相当于两输入端之间短路短路uiiirid=对于理想运放对于理想运放 u u+相当于两输入端之间相当
5、于两输入端之间断路断路uOii 0Auoui 0,rid,“ “虚短路虚短路虚短路虚短路” ”原则原则原则原则(2)(1)2. 理想运放工作在线性区的分析依据理想运放工作在线性区的分析依据+uo=uiu=uAuo+uiuO+ 在右图所示电路中，在右图所示电路中， 因为存在负反馈信号因为存在负反馈信号, 同同相输入端相输入端 不是不是“虚地虚地”！uiuo(3) “ “虚地虚地虚地虚地” ”的概念的概念的概念的概念由由“虚断路虚断路”原则原则 ii = 0 , 有有 u+=0 u+ u = 0结论：结论：反相输入端为反相输入端为反相输入端为反相输入端为 “虚地虚地”。当当同相同相输入端接地时，输
6、入端接地时，uiuo由由“虚短路虚短路”原则原则注意注意“虚断路虚断路”原则原则uiiirid=对于理想运放对于理想运放相当于两输入端之间相当于两输入端之间 断路断路ii 0rid,3. 理想运放工作在非线性区的分析依据理想运放工作在非线性区的分析依据运放工作在运放工作在线性线性工作状态的必要条件：工作状态的必要条件： 必须引入深度负反馈。必须引入深度负反馈。+iiuiriduO+注意注意: u+ = u 不一定成立不一定成立！uiuoi1ifidRFR1R216.2 集成运放在模拟运算方面的应用集成运放在模拟运算方面的应用16.2.1 比例运算电路比例运算电路虚断路虚断路 id 0虚地虚地u
7、ii1 = R1uif = oRFi1 ifRF引入深度负反馈引入深度负反馈uo = ui RF R1故有：故有：1. 反相比例运算电路反相比例运算电路uiuoi1ifRFR1R2虚地：虚地：ui1 = iR1例例: : 反相比例运算电路反相比例运算电路R3R4设设: RFR4 , 求求Auf解：解：解：解：R4R3R4+uo= RF1代入代入 if = i1由由 RFR4 ,有：有： Auf = = R1RF(1+ )R4R3ui uououo=R4R3R4+uo得得 uoif = RFRFRR1 12uiuo uo = 1+ u+RFR1 1uf = 1+ ui RF R1 12. 同相比
8、例运算电路同相比例运算电路虚断路虚断路id 0虚短路虚短路uiu =+uou = fR1R1 RF+uu =+故有：故有：uiuo同相跟随器uo = uiRFR若接入电阻若接入电阻R、RF，运算关系不变运算关系不变3. 差动比例运算电路差动比例运算电路uoRFR1R2R3利用叠加原理进行分析利用叠加原理进行分析ui1i2uuo=uo+uo= 1+ ui2RFR1R2+R3R3- - ui1RFR1uO = - - ui1RFR1 1uO = 1+ u+RFR1 = 1 + ui2RFR1R2+R3R3F1u o31. 反相加法运算电路反相加法运算电路Pui1 ui3ui2 u = ( + +
9、) ui2 oui1 ui3 RFRFRFR1R2R3i1i2i3if16.2.2 加法运算电路加法运算电路2F211uo2. 同相加法运算电路同相加法运算电路23ui1ui2ui322RFR1 uO = 1+ + R + + + + R21R23ui3ui1R22ui2其中其中 R = R21 R22 R23 R 1. 差动比例运算电路差动比例运算电路uoRFR1R2R3 = 1+ ui1 uoRFR1R2 + R3R3- - ui2RFR116.2.3 减法运算电路减法运算电路ui2ui1差动比例运算差动比例运算是减法运算电是减法运算电路的一种形式路的一种形式 11ui121 2. 两级反
10、相输入减法运算电路两级反相输入减法运算电路132212N2N1uoF1uRRRRRRRi2F2uo= ui1 ui2 11RRRRRR 13 12F1F2F2ui1. 反相积分运算电路反相积分运算电路CFuo216.2.4 积分和微分运算电路积分和微分运算电路由虚断和虚地由虚断和虚地ui1 = iR1iC =i1iCuC duCdt CF iC = uO= uC可得可得= uo R1 CFuidtuuOi 2. 反相微分运算电路反相微分运算电路C1 duidtuo= RF C1 uouiF由于微分和积分互为逆运算，由于微分和积分互为逆运算，将电容与电阻位置对调即可。将电容与电阻位置对调即可。输
11、出与输入输出与输入的关系式为的关系式为若输入为方波若输入为方波则输出波形为则输出波形为4. 测量放大器测量放大器ui1uO = (1 + )(ui2 ui1)RFR2R1RPRFuoRN1N2N3ui2R1R1RPABRRFuo2uo116.3 电压比较器电压比较器1.过零比较器过零比较器R1R2uouiUOM-UOMuiuo-UOMUOM(1) 反相输入过零比较器反相输入过零比较器(2) 同相输入过零比较器同相输入过零比较器0uiuo0R1R2uouiR1R2例题例题：反相输入过零比较器的应用反相输入过零比较器的应用UOM-UOMttUOM-UOM000uiuouOuiuiuoR1R2uOu
12、i(1)反相输入过零限幅比较器反相输入过零限幅比较器2. 过零限幅比较过零限幅比较器器DzUZUZ-UZ0uOui-UZUZ(2)同相输入过零限幅比较器同相输入过零限幅比较器R1R2R3Dz0uiuouiuoUZ-UZ3. 同相输入任意电平比较器同相输入任意电平比较器R1R2R3URDzUR0uiuouOuiUZ设设 UR0UZ电压比较器的分析方法电压比较器的分析方法1. 输出电压跃变的条件输出电压跃变的条件uu =+由此可求出电压比较器的门限电压由此可求出电压比较器的门限电压UT对过零比较器对过零比较器 门限电压门限电压 UT = 0 02. 电压传输特性电压传输特性uu +uo0 0；时，时，uu +uo0 0。时，时，输出端不接输出端不接 DZ时时， uo = UOM输出端接输出端接 DZ限幅时限幅时， uo = UZ
