第5章集成运算放大器应用电路ppt课件.ppt

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1、第5章集成运算放大器应用电路5.1集成运算放大器应用基础5.2集成运放的线性应用5.3集成运放的非线性应用5.4集成运放在应用中的实际问题习题五5.1.1理想运算放大器的特点（1）开环差模电压放大倍数Aud→∞;（2）差模输入电阻Rid→∞;（3）输出电阻Ro→0;（4）共模抑制比KCMRR→∞;（5）输入偏置电流IB1=IB2=0；（6）失调电压、失调电流及温漂为0。5.1集成运算放大器应用基础5.1.2负反馈是集成运放线性应用的必要条件由于集成运放的开环差模电压放大倍数很大(Aud→∞)，

2、而开环电压放大倍数受温度的影响，很不稳定。采用深度负反馈可以提高其稳定性，此外运放的开环频带窄，例如F007只有7Hz，无法适应交流信号的放大要求，加负反馈后可将频带扩展(1+AF)倍。另外负反馈还可以改变输入、输出电阻等。所以要使集成运放工作在线性区，采用负反馈是必要条件。为了便于分析集成运放的线性应用，我们还需要建立“虚短”与“虚断”这两个概念。(1)由于集成运放的差模开环输入电阻Rid→∞，输入偏置电流IB≈0，不向外部索取电流，因此两输入端电流为零。即Ii-=Ii+=0，这就是说，集成运放工作在线性

3、区时，两输入端均无电流，称为“虚断”。(2)由于两输入端无电流，则两输入端电位相同，即U-=U+。由此可见，集成运放工作在线性区时，两输入端电位相等，称为“虚短”。5.1.3运算放大器的基本电路1.反相输入式放大电路图5.1所示为反相输入式放大电路，输入信号经R1加入反相输入端，Rf为反馈电阻，把输出信号电压Uo反馈到反相端，构成深度电压并联负反馈。图5.1反相输入式放大电路1)“虚地”的概念由于集成运放工作在线性区，U+=U-、Ii+=Ii-，即流过R2的电流为零。则U+=0，U-=U+=0，说明

4、反相端虽然没有直接接地，但其电位为地电位，相当于接地，是“虚假接地”，简称为“虚地”。“虚地”是反相输入式放大电路的重要特点。2)电压放大倍数在图5.1中由于Ii-=Ii′=0,则If=Ii,即（5—1）式中Auf是反相输入式放大电路的电压放大倍数。上式表明：反相输入式放大电路中，输入信号电压Ui和输出信号电压Uo相位相反，大小成比例关系，比例系数为Rf/R1，可以直接作为比例运算放大器。当Rf=R1时，Auf=-1,即输出电压和输入电压的大小相等，相位相反，此电路称为反相器。同相输入端电阻R2用于保持

5、运放的静态平衡，要求R2=R1∥Rf。R2称为平衡电阻。3)输入电阻、输出电阻由于U-=0，所以反相输入式放大电路输入电阻为由于反相输入式放大电路采用并联负反馈，所以从输入端看进去的电阻很小，近似等于R1。由于该放大电路采用电压负反馈，其输出电阻很小（Ro≈0）。（5—2）4)主要特点（1）集成运放的反相输入端为“虚地”（U-=0），它的共模输入电压可视为零，因此对集成运放的共模抑制比要求较低。（2）由于深度电压负反馈输出电阻小（Ro≈0），因此带负载能力较强。（3）由于并联负反馈输入电阻小（Ri=R

6、1），因此要向信号源汲取一定的电流。（5—3）又由于U+=U-≠0，所以，在运放的两端引入了共模电压，其大小接近于Ui。2.同相输入式放大电路图5.2所示电路为同相输入式放大电路，输入信号Ui经R2加到集成运放的同相端，Rf为反馈电阻，R2为平衡电阻（R2=R1∥Rf）。1)虚短的概念对同相输入式放大电路，U-和U+相等，相当于短路，称为“虚短”。由于U+=Ui，U-=Uf，则U+=U-=Ui=Uf。由于U+=U-，则图5.2同相输入式放大电路2)电压放大倍数由图5.2可见R1和Rf组成分压器，反馈电

7、压（5—4）由于Ui=Uf，则（5—5）由上式可得电压放大倍数上式表明：同相输入式放大电路中输出电压与输入电压的相位相同，大小成比例关系，比例系数等于(1+Rf/R1)，此值与运放本身的参数无关。在图5.2中如果把Rf短路(Rf=0)，把R1断开(R1→∞)，则（5—6）图5.3电压跟随器3)输入电阻，输出电阻由于采用了深度电压串联负反馈，该电路具有很高的输入电阻和很低的输出电阻。(Rif→∞，Ro→0)。这是同相输入式放大电路的重要特点。4)主要特点同相输入式放大电路属于电压串联负反馈电路，主要

8、特点如下：（1）由于深度串联负反馈，使输入电阻增大，输入电阻可高达2000MΩ以上。（2）由于深度电压负反馈，输出电阻Ro→0。（3）由于U-=U+=Ui，运放两输入端存在共模电压，因此要求运放的共模抑制比较高。通过对反相输入式和同相输入式运放电路的分析，可以看到，输出信号是通过反馈网络反馈到反相输入端，从而实现了深度负反馈，并且使得其电压放大倍数与运放本身的参数无关。采用了电压负反馈使得输