模拟电子技术-集成运算放大器的基本应用课件.ppt

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1、集成运算放大器的基本应用学习目标理解和掌握集成运放的线性、非线性应用掌握基本运算电路的组成原理及分析计算了解有源滤波器的组成原理6.1集成运算放大器的线性应用6.2集成运算放大器的非线性应用6.3集成运放应用中的实际问题*6.4电路仿真实例集成运放可以构成形式多样、种类繁多的应用电路。集成运放的应用根据运放的工作状态，可分为线性应用电路和非线性应用电路；从功能上可分为信号运算电路、信号处理电路和信号发生电路等。其中信号运算电路、信号处理电路以及正弦波产生电路是集成运放在线性状态的具体应用；电压比较器及其应用（非正弦波产生电路）是集成运放在非线性方面的典型应用。集

2、成运放的线性应用主要为构成各种基本运算电路和信号处理电路。基本运算电路有比例运算电路、加减运算电路、积分和微分运算电路等；信号处理电路主要介绍有源滤波器。6.1集成运算放大器的线性应用运算电路的基本构成思想是理想运放，且均为深度负反馈电路，使运放工作在线性区。本章所采用的分析方法是利用理想运放的“虚短”、“虚断”概念，另外还可以用叠加定理来进行分析。1.反相比例运算电路图中引入深度电压并联负反馈，为直流平衡电阻，也叫补偿电阻，应选择。输入电压加至运放反相端，所以得名反相输入运算电路。平衡电阻的取值应满足一定原则：即平衡电阻的取值应使运放同相输入端和反相输入端的等

3、效电阻值相等。6.1.1比例运算电路根据理想运放“虚断”的概念，有；根据“虚短”的概念，有，可得即反相输入端“虚地”了。又有（虚断），得：求解得可以看出：在反相比例运算电路中，输出电压与输入电压成比例关系,且相位相反，只要选用精度高的电阻器就能构成各种不同增益的放大电路，并且输出电压与负载电阻的大小无关。此外,由于反相端和同相端的对地电压都接近于零,所以共模输入电压极小。当时，，输入电压与输出电压大小相等,相位相反,称为反相器。反相比例运算电路引入的是深度电压并联负反馈，输入电阻为：输出电阻为：图中引入深度电压串联负反馈，输入电压经平衡电阻，加至运放同相端。根据

4、理想运放“虚短”和“虚断”的概念，得：又，整理得：特别地，若取或，同相比例运算电路输入电压与输出电压的关系式变为即电压跟随器。同相比例运算电路引入的是深度电压串联负反馈，输入电阻为：输出电阻为：2.同相比例运算电路在反相比例运算电路的基础上，增加若干个输入支路，就构成了反相求和运算电路。图中引入深度电压并联负反馈。并且电路参数仍虚满足平衡条件：运放的反相输入端“虚地”，即。又由“虚短”的概念可得：即：整理得：当时，输出等于三输入反相之和，即：1.反相求和运算电路6.1.2加减运算电路在同相比例运算电路的基础上，增加若干个输入支路，就构成了同相求和运算电路。图中引

5、入深度电压串联负反馈。并且电路参数仍虚满足平衡条件：由“虚短”和“虚断”的概念可得：两式联立，得：其中，将电路参数平衡条件代入得：2.同相求和运算电路对、来说，引入的是电压并联负反馈，而对、来说，引入的是电压串联负反馈。根据“虚短”和“虚断”的概念可得：整理得：将电路参数平衡条件代入得：若，可得：3.加减运算电路在理想情况下,该电路具有很好的抑制共模信号的能力。但是它有输入电阻低和增益调节困难两大缺点。因此,为了满足输入阻抗和增益可调的要求，在工程上常采用多级运放组成的差动放大器来完成对差模信号的放大。由“虚断”有：此电路反相输入端有“虚地”，即代入上式整理得：

6、假设初始电压，当输入为直流信号时，积分输出波形为过原点并随时间线性下降的一条射线；当输入为方波信号时，输出波形为三角波或锯齿波；当输入为正弦波信号时，输出为余弦波。6.1.3积分和微分运算电路1.积分运算电路微分运算是积分运算的逆运算，只要将基本积分电路中的和互换就可得到基本微分电路。本电路反相输入端同样有“虚地”，根据理想运放“虚断”的概念可得：整理可得：若输入为方波信号，且则输出为尖顶脉冲波。此外，我们可以看到微分运算电路对信号的突变非常灵敏，对信号的缓慢变化反应非常小。因此，在控制系统中常用它来改善系统的动态性能。2.微分运算电路在实际应用当中，常采用微分

7、改进电路。图中，用于限制噪声干扰和突变的输入信号；在基本微分电路中的和反馈电阻两端各并联一个小电容，适当选取元件参数可以用来进行相位补偿；双向稳压管用于限制输出电压幅度。在基本运算电路中，还有一些其他的运算电路，包括对数、指数运算电路，模拟乘法器，除法运算电路，绝对值电路和峰值检波电路等。6.1.4对数、指数和乘法运算电路1.对数运算电路由二极管的伏安特性方程可知，当满足时，上式可近似为：电路中存在“虚地”，又由“虚断”得：由此得：在实际应用中，为了扩大对数运算电路的动态范围，常利用三极管VT的发射结代替二极管VD作为对数元件。2.指数运算电路由“虚短”和“虚断

8、”得：即整理得3.乘法电