第二章集成运算放大器的线性应用基础ppt课件.ppt

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1、2.1集成运算放大器的符号、模型和电压传输特性集成运算放大器是将电子器件和电路集成在硅片上的放大器。同相输入端的输入信号与输出信号相位相同；反相输入端的输入信号与输出信号相位相反。2.1.1集成运算放大器的符号2.1.2集成运算放大器的模型uid=ui+-ui-：差模输入电压；Auo：集成运放的开环电压放大倍数；Ri：集成运放的输入电阻；Ro：集成运放的输出电阻。Ri→Ro→0Auo→Ii+=Ii-→0理想化理想化条件“虚断路”22.1.3集成运算放大器的电压传输特性线性放大区：uo=Auo(ui+-ui-)=Auouid“虚短路

2、”：Auo→uid→0限幅区：uo=UCC或UEE，uid可以较大，不再“虚短路”。3反相电压传输特性42.2扩展线性放大范围——引入深度负反馈反相输入组态负反馈——将反馈信号引向反相输入端，使反馈信号抵消部分输入信号，保证在输入信号较大时，uid仍然很小，在“虚短路”范围内，从而集成运算放大器工作在线性放大区。5同相输入组态可以保证运放工作在线性区62.3由集成运放构成的基本运算电路2.3.1比例运算放大器1.同相比例运算放大器78同相比例放大器的特点：(1)信号从同相端输入，输出信号与输入信号同相；(2)U+=U-0，反相端

3、和同相端电压相等,即“虚短路”；(3)闭环放大倍数大于等于1，可以设计成电压跟随器；9(4)闭环输入阻抗进一步增大，趋向于理想条件，即Rif→；(5)闭环输出阻抗进一步减小，也趋向于理想条件，即Rof→0。10【例2.3.1】彰显电压跟随器的隔离(缓冲)作用。有一内阻Rs=100k的信号源，为一个负载(RL=1k)提供电流和电压。一种方案是将它们直接相连(如图(a)所示)；另一种方案是在信号源与负载之间插入一级电压跟随器(如图(b)所示)。试分析两种方案负载RL所得到的电压uL和电流iL。111)闭环增益与电压传输特性2.反相比

4、例运算放大器12132)闭环输入电阻反相比例放大器的特点：(1)信号从反相端输入，输出信号与输入信号反相；(2)U-=U+=0，因为同相端电压为零(接地)，所以反相端呈现“虚地”特性；(3)闭环放大倍数Auf=-R2/R1；(4)闭环输入电阻较小，RifR1，闭环输出电阻Rof→0。14【例2.3.3】电路如图所示，试问(1)运放A1、A2的功能各是什么？(2)求输出电压与输入电压的关系式，即总增益的表达式。15【例2.3.4】有一运放组成的反相比例放大器，如右图所示，电源电压UCC=

5、UEE

6、=12V，求输入信号分别为ui1=1s

7、int(V)和ui2=2sint(V)时的输出波形图。162.3.2相加器1.反相相加器【例2.3.5】试设计一个相加器，完成uo=-(2ui1+3ui2)的运算，并要求对ui1、ui2的输入电阻均大于等于100k。172.同相相加器182.3.3相减器19【例2.3.6】利用相减器电路可以构成“称重放大器”。试问，输出电压uo与重量(体现在Rx变化上)有何关系。202.3.4积分器差动积分器2122【例2.3.7】电路如右图所示，当t=t1(1s)时，开关S接a点；当t=t1(1s)~t2(3s)时，开关S接b点；而当t>t2

8、(3s)时，开关S接c点。已知运算放大器电源电压15V，初始电压uC(0)=0，试画出输出电压uo(t)的波形图。23242.3.5微分器利用积分器和相加器求解微分方程252.3.6电压一电流变换(V/I)和电流一电压变换(I/V)一,电压一电流变换(V/I)负载电流与负载无关，而与输入信号成正比26二，电流一电压变换I/V27【例2.3.8】精密直流电压测量电路28【例2.3.9】29增益可调电路30【例2.3.10】31【例2.3.11】32【例2.3.12】33【例2.3.13】342.4有源RC滤波器2.4.1理想滤波器特性及

9、其“逼近”低通带通高通低通带阻全通勃特沃斯滤波器切比雪夫滤波器贝塞尔滤波器椭园滤波器35362.4.2常用的一阶、二阶有源滤波器一阶有源RC滤波器372.运放作为有限增益放大器的二阶有源滤波器38二阶低通滤波器39403，运放作为无限增益放大器的多重反馈有源滤波器41二阶带通滤波器4243双T网络带阻滤波器44用带通和相加器构成的陷波器45465.全通滤波器一一移相器476.状态变量滤波器一一多功能滤波器高通带通低通状态变量滤波器由积分器与相加器(相减器)组成482.5集成运放的非理想特性对实际应用的限制精度速度开环增益Au共模抑制比

10、输入电阻Ri输出电阻Ro失调电压Uos失调电流Ios输入偏流失调漂移单位增益带宽压摆率SR491.失调电压Uos的影响502.失调电流与输入偏流的影响失调电流输入偏流513.有限的开环增益和带宽带导致的误差52[例]F3