模拟电子技术基础 教学课件 作者 武小红 7 集成运算放大电路的线性应用.ppt

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1、集成运放的概述7.1基本运算电路7.2模拟乘法器7.3第7章集成运算放大电路的线性应用7.1集成运放的概述根据集成运放的工作区域，可以将集成运放的应用电路分为两大类：线性应用和非线性应用。(1)线性应用集成运放线性应用的特点可归纳如下：①线性应用的条件是必须引入负反馈，使集成运放工作在线性区。②理想集成运放的线性应用电路应同时满足“虚短”和“虚断”。7.1.1集成运放的应用分类集成运放非线性应用时，不存在放大关系，输入端有很微小的变化量，其输出电压不是正向饱和就是负向饱和，饱和电压接近正、负电源电压。当集成运放处于开环状态或者只引入正反馈时，集成运放工作在非线性区。此时，输出电

2、压与输入差模电压成非线性关系。(2)非线性应用只要电路中的集成运放工作在线性区就可以利用“虚短”和“虚断”的概念来进行电路分析。【例7-1】若图7-1中各电路的集成运放均为理想集成运放，试判断电路是否满足“虚短”条件。7.1.2集成运放应用电路的分析方法判断集成运放是否满足“虚短”条件，首先要看电路中是否引入负反馈。图7-1（a）根据瞬时极性法可判断图7-1（a）电路均引入了负反馈,所以，电路满足“虚短”条件;根据瞬时极性法可判断图7-1（b）电路引入了正反馈。所以，电路不满足“虚短”条件。图7-1（b）图7-1（c）电路中的集成运放工作在开环状态，没有引入了负反馈，所以集成运

3、放工作在非线性区，不满足“虚短”条件。图7-1（c）图7-1（d）图7-1（d）电路引入深度负反馈，满足“虚短”条件。7.2基本运算电路(1)基本电路7.2.1比例运算电路1．反相比例运算电路输入电阻为输出电阻为（2）T形网络反相比例运算电路2．同相比例运算电路（1）基本电路电压跟随器的电压增益Auf=1，反馈系数F=1，输入电阻为无穷大，输出电阻为零，常用作阻抗变换器和缓冲器。（2）电压跟随器（1）电流-电压变换电路3．比例运算电路的应用（2）电压-电流变换电路7.2.2加法和减法运算电路1．加法运算电路（1）反相输入加法运算电路（2）同相输入加法运算电路2.减法运算电路（1

4、）差动输入的减法电路利用叠加原理求解：当ui2=0，ui1单独作用时当ui1=0，ui2单独作用时利用叠加原理求解：当ui3=ui4=0，ui1和ui2作用时当ui1=ui2=0，ui3和ui4作用时（2）双运放减法电路7.2.3积分和微分运算电路1.积分运算电路积分时间常数：（2）求和积分运算电路若则（3）积分运算电路存在的问题在实际电路中，由于积分电容器的漏电而导致积分运算电路产生误差。在实际的集成运放中，输入失调电压UIO，失调电流IIO和温度漂移可引起积分运算电路产生误差。图7-15改进的积分运算电路（1）基本微分运算电路2.微分运算电路（2）基本微分运算电路存在的问题

5、①微分运算电路的抗干扰能力差②可能会导致自激振荡。③突变的输入信号电压可能超过集成运放说允许的共模电压，以至于产生堵塞现象，使电路不能正常工作。图7-17改进的微分运算电路7.2.4对数和指数运算电路流过二极管的电流与其两端的电压存在如下关系1.对数运算电路（2）用晶体管的对数运算电路（3）用减法运算的对数运算电路2.指数运算电路基本对数运算电路用晶体管的指数运算电路7.2.5运算电路分析举例【例7-2】电压-电流变换电路如图7-23所示，试求：（1）负载电流iL和输入电压ui的关系式；若要求iL与负载RL无关，则必须满足什么条件？（2）如果已知：，，，。输入电压，求负载电流和

6、输出电压的值。解：（1）iL与负载RL无关解：（2）【例7-3】图7-24所示电路是由三个集成运算组成的测量放大器，它同时具有较高的输入电阻和较高的电压增益，在测量，数据采集和工业控制等方面得到广泛应用。（1）若R1=2KΩ，R3=Rf=20KΩ，R2=100KΩ，试求该电路的电压放大倍数。（2）若,，求输出电压的值。解：（1）解：（2）【例7-4】图7-25所示电路是一个采用自举结构的高输入阻抗的反相比例运算电路。试求(1)电路输入电阻Ri的表达式；(2)若R1=20KΩ，R=20.2KΩ，输入电阻Ri的值。解：（1）若R1=20KΩ，R=20.2KΩ，则解：（2）1.模拟乘

7、法器简介理想模拟乘法器应具备如下条件：（（1）两个输入端的输入电阻均为无穷大；（（2）输出电阻为零；（（3）k值不随信号幅值和频率的变化而变化；7.3模拟乘法器7.3.1模拟乘法器的工作原理2.变跨导式模拟乘法器7.3.2模拟乘法器在运算电路中的应用1.平方运算电路如果输入信号为正弦波2.平方根运算电路3.除法运算电路