电路与电子技术--集成运算放大器及其应用4 ppt课件.ppt

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1、6.5集成运放的应用以集成运为放核心部件，在其外围加上一定形式的外接电路，即可构成各种功能的电路，例如能对信号进行加、减、微分和积分的运算电路，滤波电路、比较电路以及波形产生和变换电路等。集成运放有线性和非线性两个工作区域，因此在分析具体的集成运放应用电路时，首先判断运放工作在线性区还是非线性区，再运用线性区和非线性区的特点分析电路的工作原理。一般判断运放工作状态的方法是看电路中引入反馈的极性，若为负反馈，则工作在线性区；若为正反馈或者没有引入反馈（开环状态），则运放工作在非线性状态。集成运算放大器加入负反馈，可以实现比例、加法、减法、积分、微分等数学运算功能，实现这些运算功能的电路统

2、称为运算电路。在运算电路中，运放工作在线性区，在分析各种运算电路时，要注意输入方式，利用“虚短”、“虚断”和“虚地”的特点。6.5.1运算电路图所示为反相比例运算电路。输入电压ui通过电阻R1接入运放的反相输入端。RF为反馈电阻，同相输入端电阻R2接地，为保证运放输入级差分放大电路的对称性，要求R2=R1//RF。1.比例运算电路（1）反相比例运算电路工作原理分析：电路引入电压并联负反馈，所以电路的运放工作在线性区，并具有虚短和虚断的特点。由于虚断，故i+=0，即R2上没有压降，则u+=0；ii=iFi-=0又因虚短，可得=0，这说明在反相比例运算电路中，集成运放的反相输入端与同相输入

3、端的电位不仅相等，而且均等于零，如同该两点接地一样，这种现象称为虚地。则输出电压与输入电压的关系为：则反相比例运算电路的电压放大倍数为：因为ii=iF放大倍数仅与反馈网络电阻数值有关可做公式使用式中的负号表示输出电压与输入电压反相。若RF=R1，则uo=-ui，输出电压与输入电压大小相等，相位相反。这时，反相比例电路只起反相作用，称为反相器。可看出，反相比例电路的输入电阻不高，这是由于电路中接入了电压并联负反馈的缘故。由前面分析可知，并联负反馈将降低输入电阻。反相比例运算电路中引入了深度的电压并联负反馈，该电路输出电阻很小，具有很强的带负载能力。由于反相输入端虚地，故该电路的输入电阻为

4、：Rif=R1图为同相比例运算电路，运放的反相输入端通过电阻R1接地，同相输入端则通过补偿电阻R2接输入信号，R2=R1//RF。电路通过电阻RF引入了电压串联负反馈，运放工作在线性区。根据虚短：u+=u-=ui则同相比例运算电路的电压放大倍数为：（2）同相比例运算电路根据虚断:i+=i-=0，即i1=if放大倍数仅与反馈网络电阻数值有关如同相比例运算电路中的RF=0，则由上式可知输入电压与输出电压之间相等，即：ui=uo，且相位相同，故称电路为电压跟随器。同相比例运算电路引入的是电压串联负反馈，具有较高的输入电阻和很低的输出电阻，这是这种电路的主要优点。Auf的值总为正，表示输出电压

5、与输入电压同相。且其比值总是大于或等于1。即：+A1uiuo取样保持电路：由取样门(开关)和保持电容组成。当取样脉冲到来时，取样门闭合，uC=ui(ui＞uC，C充电，ui＜uC，C放电)。uSt0tuiuCuCui样品点uSt0uiuoSC取样门(开关)可以用理想二极管代替取样脉冲当取样脉冲过去时，取样门打开，电容电压保持不变。这样，就可以将输入信号ui对应取样脉冲到达时刻的样品取出，且在脉冲休止期间保持住。其模型如图所示。+A1ui+A2CuouS场效应管保持电容当取样脉冲uS为高电平时，管子导通。此时，若ui＞uC，电容C充电且uC=ui。若ui＜uC，电容仍可通过场效应管向运放

6、放电，且也能保证uC=ui。而当uS为低电平，且uS＜uGSoff(夹断电压)时，则场效应管截止，电容电压保持。如果将上图中的单向开关(二极管D)换成一个双向开关场效应管开关，电容不仅有充电回路，也有放电回路，则可实现取样保持功能。如下图所示。uStuiuoDC电压跟随器的应用+A1ui+A2CuouS双向开关保持电容0tuiuCui样品点uSt00tuiuC前面介绍的反相和同相比例运算电路，都是单端输入放大电路，差分比例运算电路属于双端输入放大电路，其电路如图所示。（3）差分比例运算电路+RFuiuoR1R1,ui，RF,代入上式，可得：当满足R1=R1’，RF=RF’时，整理上式，

7、可求得输出电压与输入电压关系式为：所以，差分比例运算电路的电压放大倍数为：在电路元件参数对称的条件下，差分比例运算电路的差模输入电阻为：由以上分析可见，差动比例运算电路的输出电压与两个输入电压之差成正比，实现了差动比例运算。Rif=2R1实现了差分放大电路+RFuiuoR1R1,ui，RF,用叠加定理求解差分比例运算电路+RFuiuoR1R1,ui，RF,利用叠加定理+RFuiuoR1R1,ui，RF,(分解)RFuiuo2R1R2+RF,ui