《模拟电子线路》第9章-杨凌.ppt

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1、杨凌《模拟电子线路》第9章第9章运算放大器的应用(Ⅰ)信号的运算与处理§9.0引言集成运算放大器由于价格低廉,性能接近理想,所以广泛应用于电子电路和电子系统的设计中.本课程将涉及到运算放大器的两大应用领域:1.信号的运算和处理2.信号的产生基本运算电路有源滤波、精密整流、比较器正弦波产生电路非正弦波产生电路§9.0引言一、理想运算放大器的定义1、Aod→∞;2、KCMR→∞;3、BW→∞4、Rid→∞;5、Rod→0;6、VIO→0,IIO→0,dVIO/dT→0,dIIO/dT→0二、理想运算放大器的特点1、vN≈vP(9-1)vo=Aod(vP－vN)→vovP－

2、vN=→0→vP≈vNAod2、iP=iN≈0(9-2)§9.0引言Rid→∞iP=iN≈0三、运算放大器的电压传输特性vOvP－vN+VOM－VOMAod图9.1所有运算放大器都是由偏置于线性放大区的晶体管组成的,晶体管的直流偏置由+VCC和－VCC提供,因此,输出电压是有限的.若使运放工作在线性区,必须引入深度负反馈.§9.1信号运算电路一、比例运算1、反相比例运算R=R1∥RfRif→R1Rof→0iP=iN≈0vI－vNvIi1=≈R1R1vN≈vP≈0vN－vOvOif=≈－RfRfvORfAvf==－vIR1(9-3)RfvO=－vIR1i1=ifiN+v

3、O－RfR1RL图9.2vIRiPvPvNi1if－+A∞§9.1信号运算电路2、同相比例运算iP=iN≈0vN≈vP≈vIvORfAvf==1+vIR1(9-4)RfvO=(1+)vIR1Rif→∞Rof→0Avf≈1vO=vI电压跟随器iNRL+vO－vIR1RfRiPvPvNR=R1∥Rf图9.3－+A∞RL+vO－vI图9.4－+A∞R1vN=vOR1+Rf§9.1信号运算电路二、求和运算1、反相求和iP=iN≈0vN≈vP≈0i1+i2=ifvI1－vNvI2－vNvN－vO+=R1R2RfvI1vI2vO+=－R1R2RfRfRfvO=－(vI1+vI2)

4、(9-5)R1R2i1iNi2ifR2图9.5+vO－vI2RfRiPvPvNRLvI1R1R=R1∥R2∥Rf－+A∞§9.1信号运算电路2、同相求和iP=iN≈0vN≈vPR3vN=vOR3+RfR2R1vP=vI1+vI2R1+R2R1+R2RfvO=(1+)vN(9-6)R3RfR2R1=(1+)(vI1+vI2)R3R1+R2R1+R2Rf=R3,R1=R2vO=vI1+vI2图9.6RLR3Rf+vO－vI1R1iPiNvPvNvI2R2－+A∞§9.1信号运算电路三、减法运算1、差动比例iP=iN≈0vN≈vPR4vP=vI2R2+R4R3R1vN=vI

5、1+vOR1+R3R1+R3R1=R2R3=R4R3vO=(vI2－vI1)(9-7)R1Rif=2R1R3R4+vO－vI1R1iPiNvPvNRL图9.7R2vI2－+A∞§9.1信号运算电路2、减法电路Rf2vO=－(vI2+vO1)R2vO=vI1－vI2(9-8)Rf1vO1=－vI1R1Rf1=R1Rf2vO=－(vI2－vI1)R2Rf2=R2图9.8Rf1RvOvI1R1R2vI2Rf2vO1RR2－+A1∞－+A2∞§9.1信号运算电路【例9-1】P289-290题【9-6】仪用放大器R4vO=－(vO1－vO2)R3(9-9)vI1－vI2vO1－

6、vO2=(RG+2R)RGR42RvO=－(1+)(vI1－vI2)R3RGRGvOvI1R2R3R4vO1R1vI2vO2R4R3图9.9－+A2∞－+A3∞+－A1∞§9.1信号运算电路四、积分和微分电路1、积分电路iP=iN≈0vN≈vP≈0111vO=－vC=－i2dt=－i1dt=－vIdt(9-10)CCRC∫t0∫t0∫t0vI－VOmOvOOVS－VSτtt图9.10CvOvIRiPiNvPvNi1i2－+A∞§9.1信号运算电路2、微分电路vSOvOOVSttiP=iN≈0vN≈vP≈0vO=－i2R=－i1RdvIi1=CdtdvIvO=－RC(9

7、-11)dt图9.11CvOvIRiPiNvPvNi1i2－+A∞图9.12§9.1信号运算电路五、对数和反对数运算电路1、对数运算电路iP=iN≈0vN≈vP≈0vO=－vBE=－VTln(iC/IS)iC=i1=vI/RvIvO=－VTln()(9-12)RIS│vO│≤0.7V由于VT和IS均为温度敏感参数,因而vO与温度密切相关,为了克服这一缺点,设计如下电路.RvOVTiPiNvPvNi1iCvI－+A∞§9.1信号运算电路vO=(1+R3/R4)vB2vB2=vBE2－vBE1≈VTln(iC2/iC1)=－2.3VTlg(iC1/iC2