电工电子技术(第3版 林平勇)电子教案ch123.ppt

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1、12.3理想集成运算放大器的分析方法12.3.1理想运算放大器12.3.2反相输入运算电路的分析方法12.3.3同相输入运算电路的分析方法12.3.4差分输入运算电路的分析方法12.3.5非线性电路的分析方法理想化的主要条件：开环差模电压增益开环差模输入电阻开环输出电阻共模抑制比在分析运算放大器的电路时，一般把运算放大器看成理想元件。12.3.1理想运算放大器+–++–+u+u–uo开环共模输入电阻运算放大器输出电压与输入电压之间的关系曲线称为传输特性。实际运放电压传输特性uooUO+UO-线性工作区正饱和区负饱和区+–++–+

2、u+u–uo很大UO-、UO+为负、正饱和电压。当很小时，运放工作在线性区。理想运放传输特性uooUO+UO-正饱和区负饱和区+–++–+u+u–uo理想运放时，当为了让运放工作在线性区，必须加负反馈，限制其闭环电压放大倍数。注意：工作在饱和区的理想运放时，当时，工作在线性区的理想运放相当于两输入端之间短路,但又未真正短路，故称“虚短”。相当于两输入端之间断路，但又未真正断路，故称“虚断”。2.i+=i–=01.u+=u–,而uo是有限值,运放开环输入电阻由于故从式,可知+–++–+u+u–uo（虚短）（虚断）i–i+12.3.

3、2反相输入运算电路的分析方法1.反相比例运算电路虚断虚地平衡电阻输入电阻:ri若则iFR1Rfi1uIR+–+–++–+uou+u-例12.4有一电阻式压力传感器，其输出阻抗为500，测量范围是（0~10）Mpa,其灵敏度是+1mV/0.1Mpa,现在要用一个输入0V~5V的标准表来显示这个传感器测量的压力变化，需要一个放大器把传感器输出的信号放大到标准表输入需要的状态，设计放大器并确定各元件参数。解：采用反相比例构成放大器，放大器的最高输入电压为：（10Mpa/0.1Mpa）1mV=100mV放大器的最高输出电压（标准表

4、的最高输入）为5V。放大倍数：5/0.1=50第一级放大后再接一级反相器，使相位符合要求。（1）取为信号源内阻的20倍。（2）（3）（4）运放采用LM741，10V对称电源供电。（5）（6）R1RfR+–++–+R12Rf2R2+–++–+2.反相加法运算电路iF=i1+i2若Rf=R1=R2则uO=(uI1+uI2)R'=R1//R2//Rf平衡电阻iFR1Rfi1uI1RuI2+–+–++–+uou+u-i23.反相积分电路=R1Cf称为积分时间常数。当uI为阶跃电压时，则uo0tuI0tuo随时间线性下降，最后达到

5、负饱和值。iFR1Cfi1uIR+–+–++–+uou+u-*例12.5利用积分电路将方波变成三角波。10k10nF时间常数=R1Cf=0.1ms设uC(0)=0=5VuI/Vt/ms0.10.30.555uO/vt/ms=5V55R1CfuIR+–+–++–+uo4.反相微分电路虚地虚断RfC1称为微分时间常数当uI为阶跃电压时，uo为尖脉冲电压。uI0uo0tiFRfC1i1uIR+–+–++–+uou+u-–+12.3.3同相输入运算电路的分析方法1.同相比例运算R2=R1//Rf平衡电阻当R1=时，跟随

6、器或当R1=，Rf=0时，R1iFRfi1uIR2+–++–+uou+u-RfuIR2+–++–+uouI+–++–+uo同相比例运算主要特点：（1）输入与输出信号同相。（2）输入电阻大，输出电阻小。（3）存在共模输入信号，对KCMR的要求高。例12.6如图所示电路，计算输出电压uo的大小。+–+–++–+uou+解：该电路是一电压跟随器。u+=7.5V输出电压uo=7.5ViFR1R2Rfi1uI1R3uI2+–+–++–+uoi2i32.同相加法运算电路若R2=R3则uO=uI1+uI2若再有Rf=R1例12.7如图所示电

7、路，写出电流iL与输入电压uI的关系式。解：iLR1R2RLi1uI+–+–++–+u+u-u+=u-=uIiL=i1=uI/R11.输出电流与负载大小无关。2.恒压源转换成为恒流源。特点：（电压—电流转换器）12.3.4差分输入运算电路的分析方法iFR1R2Rfi1uI1R3uI2+–+–++–+uou+u-整理可得当时，和则上式为当时，则得R1R1Rf+Rf+–+–++–+uou+u-Rf+–US例12.8如图所示电路，是用运放构成的测量电路，US为恒压源，若Rf是某个非电量（如压力或温度）的变化所引起的传感元件的阻值变

8、化量。试写出uO与Rf之间的关系式。解：由差分运算电路的输入、输出关系可得整理可得输出信号电压与传感元件阻值变化量成正比。12.3.5非线性电路的分析方法当运放工作于开环或正反馈的工作状态时，运放工作在非线性区。运放的非线性特性在自动控制系统和数字技术中有广泛