电子技术教学课件 作者 王金花 王树梅 孙卫锋 第4单元 集成运算放大器.ppt

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1、第四单元集成运算放大器项目一集成运算放大器的基本单元电路测试项目二有源滤波器和电压比较器测试项目三波形发生器测试1．集成运算放大器的组成和符号（一）集成运算放大器简介图4-1集成运算放大器项目一　集成运算放大器的基本单元电路测试2．理想运算放大器的参数（1）开环电压增益Aud→∞。此参数说明理想集成运算放大器对于差模信号的放大倍数趋于无穷大，但注意并非说明输出电压可以被放大到无穷大，而是说明电压输入端输入的电压趋于无穷小，在合理的范围内，我们可以把输入电压看成为0，即后面要讲到的“虚短”的概念。（2）差模输入电阻rid→∞。此参数说明对于输入端的差模信号，由于输入电阻趋于无穷大

2、，所以输入端的输入电流趋于0，即后面要讲到的“虚断”。2．理想运算放大器的参数（3）输出电阻rod=0。此参数说明输出的电压和电流完全作用在负载上面，运放本身没有内阻，输出电压、电流和负载电阻符合欧姆定律。（4）共模抑制比KCMR→∞，即没有温度漂移。此参数说明理想集成运算放大器对共模信号的放大倍数趋于0，即同相输入端和反相输入端输入信号的相同部分，无论是0V、2V还是10V，输出端对此都无放大作用。共模信号不影响输出。（5）开环带宽fH→∞。此参数说明理想集成运算放大器对信号的频率适应性很好，任何频率的信号都可以正常放大，即无频率选择性的问题。3．理想运算放大器的两个重要原则

3、虚短原则：在线性区，由于理想运算放大器开环电压放大倍数Aod=∞，所以虚断原则：由于理想集成运算放大器的开环差模输入电阻rid=∞，输入偏置电流IB=0，当然不会向外部电路索取任何电流，因此其两个输入端的电流都为零，集成运算放大器工作在线性区时，其两个输入端均无电流，就好像集成运算放大器和外部电路是断开的，故这一特点称为虚断。4．常见集成运放芯片简介图4-3LM324引脚图图4-4MC4558C引脚图1．反相输入比例运算电路（二）模拟运算电路例4-1在图4-5中，如果R1为10k，要求输出电压，请选择正确的Rf。同相输入比例运算电路例4-2例4-33．比例运算放大电路的一些问

4、题（1）平衡电阻。反相输入比例运算电路、同相输入比例运算电路中的R2被称为平衡电阻。同样，加减法电路中，都要注意平衡电阻的问题。本运算电路等使用集成运放的书在原理讲解部分有的省略了平衡电阻，但在实际使用中为了电路的准确性，务必使集成运放同相反相两端的电阻相等。4．反相加法运算电路由此可得：若，则：式中负号是因反相输入引起的。该结果实现了两信号ui1与ui2带加权系数（分别为Rf/R1和Rf/R2）的相加。例题4-4设计一加法器，要求输入端电阻不少于10k，同时实现的运算。5．同相加法运算电路例4-51．积分电路（三）积分、微分电路当输入为阶跃信号时，若t =0时刻电容两端的电

5、压为零，电容将以近似恒流的方式充电，当输出电压达到运放输出的饱和值时，积分作用无法继续，波形如图所示。2．微分电路2．微分电路实用微分电路如图4-15（a）所示。R1限制输入电流，亦即限制R中的电流；VZ1、VZ2用以限制输出电压，防止阻塞现象产生；C为小容量电容，起相位补偿作用，防止产生自激振荡。若输入为方波，且RCT/2（T为方波周期），则输出为尖顶波，如图4-15（b）所示。1．仿真实验：比例运算电路的测试（四）项目实施图4-16比例放大电路仿真测试电路图4-17仿真结果2．实训：反相加法运算电路的测试1．实训目的（1）了解集成运放芯片的结构与使用方法。（2）掌握利用集成

6、运放芯片构成求和电路的方法。2．实训器材0～30V双路直流稳压电源1台，数字万用表1块，集成运放1块，电阻若干。3．实训原理与参数选择（1）加法求和电路如图4-18所示。（2）元器件参数选择。R1、R2和Rf均为1k，RP为1/3k，运放为MC4558。4．实训内容及步骤（略）5．实训报告（1）整理实训结果，并对结果进行分析。（2）总结本次实训的收获与体会。（一）有源滤波器项目二　有源滤波器和电压比较器测试滤波器有以下几个特征参数。（1）通带：能够通过的信号频率范围。（2）阻带：阻止信号通过或衰减信号的频率范围。（3）截止频率（转折频率）fc：通带与阻带分界点的频率。（4）

7、Aup：通带的电压放大倍数。（5）fL：低频段的截止频率；fH：高频段的截止频率；f0：中心频率（CenterFrequency）。1．一阶低通滤波器2．一阶高通滤波器1．过零比较器（二）电压比较器过零比较器是典型的幅度比较电路，它的电路图和传输特性曲线如图4-30所示。2．一般单限比较器将过零比较器的一个输入端从接地改接到一个固定电压值Ur上，就得到电压比较器，其电路和传输特性如图4-31所示。调节Ur可方便地改变阈值。2．一般单限比较器从输出引一个电阻分压支路到同相输入端，即得到滞回比较