电子技术基础--第七章--集成运算放大器的线性应用和非线性应用.ppt

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1、第七章集成运算放大器的线性应用和非线性应用第一节集成运算放大器的线性应用第二节集成运算放大器的非线性应用第一节集成运算放大器的线性应用一、理想运放的条件1.开环差模电压增益Aod=∞;2.差模输入电阻Rid=∞;3.输出电阻Ro=0;4.共模抑制比CMRR=∞;5.开环带宽BW=∞;6.失调、漂移和内部噪声为零。主要条件条件较难满足，可采用专用运放来近似满足。8.1理想集成运算放大器为简化对集成运放应用电路的分析，常把集成运放视为理想器件。其主要满足以下一些条件：实际运放的技术指标与理想运放比较接近，因此用理想运放代替实际运放分析所产生的误差并不大，在工程计算中是允许的，由此却带来了分

2、析的大大简化。-V-I-+V+I+Vo+-AV(V+-V-)1.同相端与反相端呈开路状态。2.输出回路为一受控电压源AV(V+-V-)，由于Ro=0,所以Vo=AV(V+-V-)二、理想运放模型-V-I-+V+I+Vo三、理想运放的工作状态及其特点VoV+V--0VOHVOL理想实际线性区非线性区非线性区运放的传输特性VOH为正向输出饱和电压VOL为负向输出饱和电压其数值接近运放的正负电源电压引入深度负反馈开环或引入正反馈分析应用电路的工作原理时，首先要分清运放工作在线性区还是非线性区。线性工作状态1.理想运放的同相和反相输入端电流近似为零I+=I-≈02.理想运放的同相和反相输入端

3、电位近似相等V+=V-Rid≈∞V+-V-=Vo/AU≈0虚断虚短在分析运算放大器处于线性状态时，可把两输入端视为等电位，这一特性称为虚假短路，简称虚短。虚地如将运放的同相端接地V+=0，则V-=0,即反相端是一个不接“地”的“地”，称为“虚地”虚地点对地的电位为“0”由于理想运放的输入电阻非常高，在分析处于线性状态运放时，可以把两输入端视为等效开路，这一特性称为虚假开路，简称虚断。三、理想运放的工作状态及其特点-V-I-+V+I+Vo1.理想运放的同相和反相输入端电流近似为零2.当V+>V-时，Vo为正向输出饱和电压VOH当V+

4、负电源电压I+=I-≈0分析运放的应用电路时，首先将集成运放视作理想运放，以便抓住主要矛盾，忽略次要矛盾；然后判断运放是工作在线性区还是非线性区。在此基础上分析具体电路的工作原理，其它问题也就迎刃而解了。非线性工作状态三、理想运放的工作状态及其特点-V-I-+V+I+Vo比例运算电路积分电路微分电路减法电路加法电路一、运算电路（一）反相比例运算电路（二）同相比例运算电路（一）反相比例运算电路（二）同相比例运算电路2.加法电路根据虚短、虚断和N点的KCL得：若则有（加法运算）输出再接一级反相电路可得实例1i1i2if从结构上看，它是反相输入和同相输入相结合的放大电路。（2）利

5、用差分式电路以实现减法运算当则若继续有则根据虚短、虚断和N、P点的KCL得：方法1i2i1i3if减法器R3R1U1UoRf-+R2U2运放工作在线性放大时，可用叠加原理来推导输出表达式。当U2=0时，在输入信号U1的作用下，产生的输出为U'o当U1=0时，在输入信号U2的作用下，产生的输出为U''o根据叠加原理：Uo=U'o+U''o当U1单独作用时：U'o当U2单独作用时：U''o方法2减法器R3R1U1UoRf-+R2U2当U1单独作用时：当U2单独作用时：若R1=R2R3=Rf减法器的输出电压为两个输入信号之差乘以放大系数Rf/R1,故又称它为差分放大器。为减小失调误差R1

6、//Rf=R2//R3（五）反相积分运算电路第二节集成运算放大器的非线性应用（1）运放的同相输入端和反相输入端的电流近似为零，称为“虚断”，这是由于运放的输入电阻非常高，不高于电压源的一个有限的输入电压除以非常高的输入电阻得到一个近似为零的电流。（2）当同相输入端的电位高于反相输入端的电位时，输出为正向饱和电压UOH，其数值接近运放的正电源电压。当同相输入端的电位小于反相输入端的电位时，输出为负向饱和电压UOL，其数值接近运放的负电源电压。（1）过零比较器可以认为vI>0时，vOmax=VOH=+VCCvI<0时，vOmax=VOL=-VEE（同相过零比较器）vI=0称为门限电压或阈值

7、电压Vth输入为正负对称的正弦波时，输出为方波。电压传输特性（同相过零比较器）思考1.若过零比较器如图所示，则它的电压传输特性将是怎样的？2.输入为正负对称的正弦波时，输出波形是怎样的？（同相过零比较器）反相过零比较器（2）门限电压不为零的比较器电压传输特性输入为正负对称的正弦波时，输出波形如图所示。门限电压Vth＝VREFVREF可正可负对两个输入电压进行比较，比较两个电压的大小，将比较结果以高低电平的形式输出。用于此功能的运放通常工作在饱和