西电模电――第2章 集成运算放大器的线性应用基础课件.ppt

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1、第2章集成运算放大器的线性应用基础2.1集成运算放大器的符号、模型和电压传输特性2.2负反馈下的集成运算放大器2.3集成运算放大器构成的模拟信号运算电路2.4有源RC滤波器2.5集成运算放大器选择指南集成运算放大器(简称集成运放)是利用集成工艺制作的高性能电压放大器。由于体积小、重量轻、价格便宜，目前已作为一种高增益模块被广泛用于电子设备中。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的电路符号原理图中的简化符号国外（本书）符号国标符号集成运放作为电压放大器的电路模型理想化运放条件：Auo→Ri→ii+=ii-→0Ro→0BW→

2、理想运放线性电路模型：VCVS线性放大区趋于零线性放大区集成运放的电压传输特性限幅区限幅区限幅区限幅区理想运放的电压传输特性结论：由于集成运放的电压放大倍数极大，其线性放大区极窄，对于理想运放则趋于零，故开环运放无法用作线性放大器串联电压负反馈2.2负反馈下的集成运算放大器电压传输特性，即看见，当时，则两输入端虚短路。线性放大区开环电压传输特性传输特性并联电压负反馈，即可见，，当时，则反相输入端虚地。负反馈下的集成运算放大器线性放大区趋于零限幅区限幅区1.集成运放如何施加负反馈？2.负反馈下理想运放的线性运用分析要点？结论：理想集成运放线性

3、应用的条件和分析要点线性应用的条件：对运放施加负反馈。线性应用分析要点：4.当加有多个输入信号时，适用叠加原理。2.当反相线性运用时：1.两输入端“虚短路”（虚断）。反相输入端“虚地”。特别注意：当输出电压过大时(uo>

4、UCC

5、),运放的输出将限幅！3.运放的输出电阻Ro=0，即输出为恒压源。一.反相比例运算（放大）电路传输特性2.3集成运放构成的基本运算电路2.3.1比例运算（放大）电路平衡电阻（并联电压负反馈）二.同相比例运算（放大）电路传输特性电压跟随器平衡电阻（串联电压负反馈）[例1]电路如图，求输出电压uo1和uo。若ui为图示的

6、正弦波，试画出uo1和uo的波形。(已知UCC=12V)uo1=-5uiuo=-30ui2.3.2加法器uo=aui1+bui2+…一、反相加法器则根据叠加原理：因反相端为“虚地”二、同相加法器同相端电位：若R1=R2，则两输入端为“虚断”[例2]设计一个加法器电路并确定元件参数，实现uo=－(5ui1+7ui2)取Rf为比例系数的最小公倍数，即5×7=35单位阻值。则R1为7单位阻值，而R2为5单位阻值。故选[解]选择图示的反相加法器电路[例3]设计一个加法器电路并确定元件参数，实现uo=3ui1+10ui2[解]选择图示的同相加法器电路若使R

7、f/R在数值为(R1+R2－1)：R2取3单位阻值，R1则可取10个单位阻值。此时比值Rf/R=10+3－1=12。故电路各参数可选择为2.3.3减法器uo=aui1-bui2相减器的输出电压与两个输入信号之差成正比。简便方法是应用叠加原理来分析。首先令ui2=0，则电路相当于同相比例器，得实现减法，可将被减信号加在运放的同相端，而减信号加在反相端，如图所示。－＋R3ui1u′oR1R2再令ui1=0，则为反相比例器。可见，该电路只能实现a=b+1的减法运算。uo=aui1-bui2ui2－＋R3u”oR1R2若要实现a

8、路的一般形式为首先令ui2=0，则则再令ui1=0，则若取uo=aui1-bui2若要实现a>b+1的减法运算，则电路的一般形式为首先令ui2=0，则再令ui1=0，则uo=aui1-bui2[例4]测量放大电路如图所示，求输出电压uo。2.3.4积分器电路一.反相积分器在时域，设电容电压的初始值为零[uC(0)=0]，则输出电压uo(t)为式中，R以Ω为单位，C以F为单位，则RC的单位为秒(s)。[例5]电路如图所示，R=10kΩ，C=0.01μF。已知运放的最大输出电压

9、Uom

10、=12V，初始电压uC(0)=0。已知输入为图示的方波信号。

11、1.试画出输出电压uo的波形图。2.求输出电压uo的幅度及确定输出电压达到最大值的时间。6.4即为差动积分器。若将ui2端接地，则为同相积分器:二.差动积分器和同相积分器2.3.5微分器将积分器的积分电容和电阻的位置互换，就成了微分器，如图所示。可见，输出电压和输入电压的微分成正比。微分器的高频增益大。如果输入含有高频噪声的话，则输出噪声也将很大，而且电路可能不稳定，所以微分器很少有直接应用。在需要作微分运算时，通常用积分器间接来实现。例如，解如下微分方程：[例6]比例－微分调节器（PD调节器)在自动控制系统中主要用来使调节过程加速。2.3.

12、6线性变换电路由于反相端为虚地，即所以一、电流源–电压源变换电路(I/V变换)二.电压源–电流源变换电路(V/I变换)由于