模拟电子电路及技术基础 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、第二章集成运算放大器的线性应用基础本章重点介绍集成运算放大器的模型、电压传输特性、线性和非线性应用以及非理想特性对实际应用的限制。2.1集成运放的符号、模型和电压传输特性2.2扩展线性放大范围—引入深度负反馈2.3基本运算放大电路2.4信号处理的应用—有源RC滤波器2.5非理想特性对实际应用的限制2.1集成运算放大器的符号、模型和电压传输特性一、集成运算放大器的符号双电源供电，单端输出单电源供电，单端输出双电源供电，双端输出同相输入端：输入端信号与输出端信号相位相同。反相输入端：输入端信号与输出端信

2、号相位相反。二、集成运算放大器模型（电压放大器为主）集成运算放大器模型理想运放条件理想运放模型构成集成运放输入端“虚断路”。三、集成运算放大器的电压传输特性根据理想模型和理想运放条件，输出电压为：运算放大器的电压传输特性1、输出电压受正、负电源电压的限制；理想运放的特性：3、线性放大状态，理想运放的同相端和反相端电压近似相等，故“虚短路”；4、运放开环工作是不能作为放大器使用的。2、运放开环放大倍数非常大；若输入差模电压定义为反相，即：电压传输特性为：由此有：工作于线性放大区，差模输入电压很小，同相和

3、反相输入端可视为“虚短路”；工作于限幅区，则不能认为“虚短路”。反相电压传输特性2.2深度负反馈—扩展线性放大范围一、引入深度负反馈的意义：深度负反馈的引入，使得反馈信号抵消掉部分输入信号，从而保证放大器工作于吸纳性放大状态，保证差模输入信号在“虚短路”范围内。二、深度负反馈的组态：反相输入组态同相输入组态反相输入组态分析：反相输入组态反馈分量与输入分量相互抵消，因而净输入信号减小，故引入的是“负反馈”。若引入的是“深度负反馈”，则有：引入深度负反馈后的闭环放大倍数为：反相输入时的闭环电压传输特性曲线

4、线性状态下输入电压的范围为：同相输入组态分析：同相输入组态反馈分量与输入分量相互抵消，因而净输入信号减小，故引入的是“负反馈”。若引入的是“深度负反馈”，则有：引入深度负反馈后的闭环放大倍数为：同相输入时的闭环电压传输特性曲线结论：负反馈越强，闭环增益下降越多，线性放大范围展宽越多。课本22页思考题（引入正反馈）2.3几种基本运算电路一、比例运算放大器1、同相比例运算放大器反馈性质：串联电压负反馈净输入信号：闭环电压增益：电压传输特性曲线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

5、同相。2)、U+=U-≠0反相端与同相端电压相等，呈现“虚短路”特性。3)、闭环放大倍数大于等于1。即输出信号与输入信号完全相同，故称其为“电压跟随器”4)、深度负反馈下的闭环输入阻抗Rif进一步增大，更加趋向于理想（Rif→∞）。结论：同相比例放大器的输入电阻很大。5)、闭环输出阻抗R0f进一步减小，更加趋向于理想（R0f→0）。例2.3.1电压跟随器的隔离作用分析下图两种方案下的负载电压和电流方案a（直接供电）：方案b（引入电压跟随器）：2、反相比例运算放大器反馈性质：并联电压负反馈几种电流关系：

6、深度负反馈下：虚短路：运算放大器的反相端与同相端电位近似相等+两个重要概念：虚地：同（或反）相端接地，则反相端可称为“虚地”电压传输特性曲线由“虚短路”和“虚地”的概念有：电压增益为：反相比例放大器的闭环输入电阻闭环输入电阻Rif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，同相端接地，反相端呈现“虚地”特性。4）、闭环输入电阻较小，Rif≈R1，R2等效到运放输入端的等效电阻Z1=R2/(1+

7、Au

8、)≈0。3)、闭环放大倍数5）、闭环输出电阻Rof→0

9、。问题：1）分析运放A1、A2的功能各是什么？例2.3.3电路如图：2）求出电路总的电压增益Auf的表达式。例2.3.4问题：分析运放在不同输入下的输出关系。二、相加器1、反相相加器特点：运用运放“虚地”特性，各信号源之间互不干扰。例2.3.4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≥100kΩ。选Rf=300kΩ，R2=100kΩ,R1=150kΩ。为了消除输入偏流产生的误差，在同相输入端和地之间接入一直流平衡电阻Rp,并令Rp=R1‖R2‖Rf

10、=50kΩ，如图所示。解为满足输入电阻均≥100kΩ，选R2=100kΩ，针对2、同相相加器电压叠加同相端与反相端虚短路特点：U+与各信号源的内阻有关，各信号源互不独立三、相减器相减器：输出电压与两个输入信号之差成正比。R1Ui2R2R4R3-Ui1Uo+R3Ui1Uo1R1R2R4-+R1Ui2R2R4R3-Uo2+由叠加原理有：例2.3.6下图为称重放大器的示意图。当压力(重量)为零时，Rx=R，电桥处于平衡状态，ui1=ui2,相减器输出为零。而