模拟电子电路及技术基础第二章集成运算放大器的线性应用基础.ppt

2 1集成运算放大器的符号 模型和电压传输特性 集成运算放大器是将电子器件和电路集成在硅片上的放大器 同相输入端的输入信号与输出信号相位相同 反相输入端的输入信号与输出信号相位相反 2 1 1集成运算放大器的符号 2 2 1 2集成运算放大器的模型 uid ui ui 差模输入电压 Auo 集成运放的开环电压放大倍数 Ri 集成运放的输入电阻 Ro 集成运放的输出电阻 Ri Ro 0Auo Ii Ii 0 理想化 理想化条件 虚断路 3 2 1 3集成运算放大器的电压传输特性 线性放大区 uo Auo ui ui Auouid 虚短路 Auo uid 0 限幅区 uo UCC或UEE uid可以较大 不再 虚短路 4 反相电压传输特性 5 2 2扩展线性放大范围 引入深度负反馈 反相输入组态 负反馈 将反馈信号引向反相输入端 使反馈信号抵消部分输入信号 保证在输入信号较大时 uid仍然很小 在 虚短路 范围内 从而集成运算放大器工作在线性放大区 6 同相输入组态 可以保证运放工作在线性区 7 2 3由集成运放构成的基本运算电路 2 3 1比例运算放大器 1 同相比例运算放大器 8 9 同相比例放大器的特点 1 信号从同相端输入 输出信号与输入信号同相 2 U U 0 反相端和同相端电压相等 即 虚短路 3 闭环放大倍数大于等于1 可以设计成电压跟随器 10 4 闭环输入阻抗进一步增大 趋向于理想条件 即Rif 5 闭环输出阻抗进一步减小 也趋向于理想条件 即Rof 0 11 例2 3 1 彰显电压跟随器的隔离 缓冲 作用 有一内阻Rs 100k 的信号源 为一个负载 RL 1k 提供电流和电压 一种方案是将它们直接相连 如图 a 所示 另一种方案是在信号源与负载之间插入一级电压跟随器 如图 b 所示 试分析两种方案负载RL所得到的电压uL和电流iL 12 1 闭环增益与电压传输特性 2 反相比例运算放大器 13 14 2 闭环输入电阻 反相比例放大器的特点 1 信号从反相端输入 输出信号与输入信号反相 2 U U 0 因为同相端电压为零 接地 所以反相端呈现 虚地 特性 3 闭环放大倍数Auf R2 R1 4 闭环输入电阻较小 Rif R1 闭环输出电阻Rof 0 15 例2 3 3 电路如图所示 试问 1 运放A1 A2的功能各是什么 2 求输出电压与输入电压的关系式 即总增益的表达式 16 例2 3 4 有一运放组成的反相比例放大器 如右图所示 电源电压UCC UEE 12V 求输入信号分别为ui1 1sin t V 和ui2 2sin t V 时的输出波形图 17 2 3 2相加器 1 反相相加器 例2 3 5 试设计一个相加器 完成uo 2ui1 3ui2 的运算 并要求对ui1 ui2的输入电阻均大于等于100k 18 2 同相相加器 19 2 3 3相减器 20 例2 3 6 利用相减器电路可以构成 称重放大器 试问 输出电压uo与重量 体现在Rx变化上 有何关系 21 2 3 4积分器 差动积分器 22 23 例2 3 7 电路如右图所示 当t t1 1s 时 开关S接a点 当t t1 1s t2 3s 时 开关S接b点 而当t t2 3s 时 开关S接c点 已知运算放大器电源电压15V 初始电压uC 0 0 试画出输出电压uo t 的波形图 24 25 2 3 5微分器 利用积分器和相加器求解微分方程 26 2 3 6电压一电流变换 V I 和电流一电压变换 I V 一 电压一电流变换 V I 负载电流与负载无关 而与输入信号成正比 27 二 电流一电压变换I V 28 例2 3 8 精密直流电压测量电路 29 例2 3 9 30 增益可调电路 31 例2 3 10 32 例2 3 11 33 例2 3 12 34 例2 3 13 35 2 4有源RC滤波器 2 4 1理想滤波器特性及其 逼近 低通 带通 高通 低通 带阻 全通 勃特沃斯滤波器 切比雪夫滤波器 贝塞尔滤波器 椭园滤波器 36 37 2 4 2常用的一阶 二阶有源滤波器 一阶有源RC滤波器 38 2 运放作为有限增益放大器的二阶有源滤波器 39 二阶低通滤波器 40 41 3 运放作为无限增益放大器的多重反馈有源滤波器 42 二阶带通滤波器 43 44 双T网络带阻滤波器 45 用带通和相加器构成的陷波器 46 47 5 全通滤波器一一移相器 48 6 状态变量滤波器一一多功能滤波器 高通 带通 低通 状态变量滤波器由积分器与相加器 相减器 组成 49 2 5集成运放的非理想特性对实际应用的限制 精度 速度 开环增益Au 共模抑制比 输入电阻Ri 输出电阻Ro 失调电压Uos 失调电流Ios 输入偏流 失调漂移 单位增益带宽 压摆率SR 50 1 失调电压Uos的影响 51 2 失调电流与输入偏流的影响 失调电流 输入偏流 52 3 有限的开环增益和带宽带导致的误差 53 4 有限的压摆率带耒的误差 定义 压摆率SR 54 例 F3140 F318 F007 通用型 指标一般