电子电路教案4-集成运算放大器的应用1-4

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1、第四章集成运算放大器的应用§4-1集成运放的主要参数和工作特点一、集成运放的主要参数1.主要参数①开环差模放大倍数Aud：指集成运放在无反馈情况下的差模电压放大倍数。②输入电阻ri：指差模信号作用下集成运放的开环输入电阻。③开环输出电阻ro：指集成运放无外加反馈时的输出电阻。此值越小，带负载能力越强。④共模抑制比KCMR：开环差模电压放大倍数与闭环共模电压放大倍数之比。用来综合衡量集成运放的放大能力和抗温漂、抗共模干扰的能力，此值越大越好，一般应大于80dB。⑤最大输出电压Uopp：指集成运放在空载情况下，最大不失真输出电压的峰－峰值。⑥最大差模输入电压UIDM：

2、指集成运放两个输入端之间所能承受的最大差模电压。⑦最大共模输入电压UICM：指集成运放两个输入端之间所能承受的最大共模电压。若超出此值，其共模抑制性能会明显下降，甚至被损坏。⑧输入失调电压UIO：指在没有输入信号时，为使输出电压也为零，在输入级所加的补偿电压值。其反映差动部分参数的不对称程度，越小越好，一般为毫伏级。⑨静态功耗UPD：指集成运放在输入端短路、输出端开路时所消耗的功率。第17页共17页此外，还有输入失调电流、开环带宽、转换速度、输入失调电压温漂等参数。2.主要类型①通用型：性能指标适合一般性使用，其特点是电源电压适应范围广，允许有较大的输入电压等，如

3、CF741、F324等。②高精度型：失调电压温度系数在1μV／℃左右，能保证组成的电路对微弱信号检测的准确性，如CF75、CF7650等。③高输入阻抗型：输入电阻可达1012Ω，如F55系列等。④低功耗型：静态功耗≤2mW，如XF253等。此外，还有大功率型、电流型、高速型、宽带型、高压型等等。使用时须查阅集成运放手册，详细了解它们的各种参数，作为使用和选择的依据。3.集成运放的型号命名二、集成运放的工作特点1.集成运放的理想特性①开环差模电压放大倍数：Aud=∞②开环差模输入电阻：ri=∞③输出电阻：ro=0④共模抑制比：KCMR=∞⑤频带宽度：fBW=∞2.理

4、想运放工作在线性区的特点①虚短：由Aud=∞，得u＋＝u－，即理想运放两个输入端的电位相等。若信号从反相输入端输入，而同相输入端接地，则u－＝u＋=0，即反相输入端的电位为地电位，通常称为虚地。第17页共17页②虚断：由ri=∞，得i＋＝i－＝0，即理想运放两个输入端的输入电流均为零。3.理想运放工作在非线性区的特点一般为开环或电路引入正反馈当ｕi>0，即ｕ＋>ｕ－时，ｕo＝＋Uom当ｕi<0，即ｕ＋<ｕ－时，ｕo＝－Uom注意：①由于ｕ＋≠ｕ－，故其不再具有“虚短”特性；②由于ri=∞，故其仍然具有“虚断”特性。4.集成运放的两种基本电路①反相放大器根据运放工作

5、在线性区的两条分析依据可知：，而由此可得：式中的负号表示输出电压与输入电压的相位相反。闭环电压放大倍数为：第17页共17页当时，，即，该电路就成了反相器。图中电阻Rp称为平衡电阻，通常取，以保证其输入端的电阻平衡，从而提高差动电路的对称性。②同相放大器根据运放工作在线性区的两条分析依据可知：，而由此可得：输出电压与输入电压的相位相同。同反相比例运算电路一样，为了提高差动电路的对称性，平衡电阻。闭环电压放大倍数为：第17页共17页可见同相比例运算电路的闭环电压放大倍数必定大于或等于1。当或时，，即，这时输出电压跟随输入电压作相同的变化，称为电压跟随器。第17页共17

6、页§4-2信号运算电路一、加法运算电路根据运放工作在线性区的两条分析依据可知：，，由此可得：若，则：可见输出电压与两个输入电压之间是一种反相输入加法运算关系。这一运算关系可推广到有更多个信号输入的情况。平衡电阻。例1：求图示电路中uo与ui1、ui2的关系。解：电路由第一级的反相器和第二级的加法运算电路级联而成。第17页共17页二、减法运算电路由叠加定理：ui1单独作用时为反相输入比例运算电路，其输出电压为：ui2单独作用时为同相输入比例运算，其输出电压为：ui1和ui2共同作用时，输出电压为：若（断开），则：若，且，则：若，则：由此可见，输出电压与两个输入电压之

7、差成正比，实现了减法运算。该电路又称为差动输入运算电路或差动放大电路。例2：求图示电路中uo与ui1、ui2的关系。第17页共17页解：电路由一个同相比例运算电路和一个减法运算电路级联而成。例3:试用两级运算放大器设计一加减运算电路，实现以下运算关系：解:由题中给出的运算关系可知ui3与uo反相，而ui1和ui2与uo同相，故可用反相加法运算电路将ui1和ui2相加后，其和再与ui3反相相加，从而可使ui3反相一次，而ui1和ui2反相两次。根据以上分析，可画出实现加减运算的电路图，如图所示。由图可得：第17页共17页根据题中的运算要求设置各电阻阻值间的比例关系：

8、，，，若选