唐介电工学第10章.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,(5-,*,),第十章,集成运算放大器,重点：,1.了解集成运放的基本组成及主要参数的意义;,2.理解运算放大器的电压传输特性，理解理想运算放大器并掌握其基本分析方法;,3.理解用集成运放组成的比例、加减、微分和积分运算电路的工作原理;,4.理解电压比较器的工作原理和应用,了解有源滤波器的工作原理。,1,10.1集成运算放器概述,一.管脚简介,F007,1,2,3,4,5,6,7,8,F007,-,15,V,4,1,5,2,3,7,6,输出端,u,o,+,15,V,反相,输入端,同相,输入端,u,u,+,2,u,o,_,+,+,A,o,u,+,u,二.图形符号,1.实际运放的符号,2.理想运放的符号,u,+,u,o,_,+,+,u,F007,-,15,V,4,1,5,2,3,7,6,输出端,u,o,+,15,V,反相,输入端,同相,输入端,u,u,+,三.参数(自己看),3,10.4理想算运放大器与实际运算放大器,一.运放的模型,从净输入端,u,d,=(,u,+,-,u,),看进去运放等效为,r,i,，,从输出(,u,o,),看进去运放等效为一个恒压源和一个内阻,r,o,相串联。,r,o,A,o,(,u,+,-,u,),+,-,r,i,-,+,+,A,o,+,u,o,-,u,+,u,-,u,d,+,4,很大,很大,很小,二、实际运算放大器,1.实际运放的特点,A,o,=10,6,10,8,u,o,(,u,+,-,u,-,),u,d,+,U,om,U,om,-,其中:|,U,om,|,|,U,s,|,r,i,=10,6,10,11,r,o,=10100,2.实际运放的,开环,传输特性,正向饱和区：,u,d,时,u,o,=,U,om,反向饱和区：,u,d,-,时,u,o,=,-,U,om,线性工作区：,|,u,d,|,时,则,u,o,=,A,o,u,d,U,om,/,A,o,，,很小。,电源电压,_,+,+,A,o,r,i,r,o,+,u,o,-,A,o,(,u,+,-,u,),u,+,u,+,-,u,d,+,5,三理想运算放大器,1.理想运放的特点,A,=,，,r,i,=,，,r,o,=,0,2.,理想运放的开环传输特性,u,o,(,u,+,-,u,-,),u,d,+,U,om,U,om,实际运算放大器,理想运算放大器,分析实际运算放大器,分析理想,运算放大器,2.理想运放的图形符号,u,-,u,+,u,o,+,_,u,d,+,+,_,+,+,A,o,r,i,r,o,+,u,o,-,A,o,(,u,+,-,u,),u,+,u,+,-,u,d,+,6,四.运算放大电路的分析依据,1.闭环(负反馈)使用,(1),u,o,恒定,与负载无关,r,o,0,u,o,A,o,(,u,+,-,u,-,),(2)虚短,u,+,u,-,u,o,A,o,(,u,+,-,u,-,),A,o,反馈网络,r,o,A,o,(,u,+,-,u,),+,-,r,i,-,+,+,A,o,+,u,o,-,u,+,u,i,i,+,(3)虚,断,u,+,u,-,r,i,i,+,i,-,0,7,2.开环使用,u,+,u,-,无虚短,(2),当|,u,+,-,u,-,|,时,u,o,=+,u,om,正饱和值,略低于正电源值,当,(,u,+,-,u,-,),-,时,u,o,=,u,om,负饱和值,U,om,/,A,o,，,很小。,(1)虚,断,r,i,i,+,i,-,0,r,o,A,o,(,u,+,-,u,),+,-,r,i,-,+,+,A,o,+,u,o,-,u,+,u,i,i,+,8,结构特点：,负反馈引到反相输入端，信号从反相端输入。,虚地,i,+,=,i,-,0,u,-,u,+,i,+,R,P,0,i,1,i,2,+,i,i,2,10.5 基本运算电路,一、反相比例器,u,o,_,+,+,R,F,R,1,R,P,=,R,1,/,R,F,u,i,i,1,i,2,u,-,u,+,i,-,i,+,9,u,o,u,i,+,U,om,U,om,二、运算放大器闭环使用时的传输特性,例如,反相比例器,：,传输特性,u,im,-,u,im,u,o,变化范围：,U,om,+,U,om,线性工作区,可见：加入负反馈(闭环使用时,),使,线性工作区,变宽。,u,i,获得线性放大的输入范围,当,u,o,=,U,om,时：,u,im,=,-,+,U,om,R,1,/,R,f,10,二、同相比例器,结构特点：,负反馈引到反相输入端，信号从同相端输入。,i,+,=,i,-,0,u,-,u,+,u,i,i,2,i,1,_,+,+,R,F,R,1,R,P,=,R,1,/,R,F,u,i,u,o,u,-,u,+,i,2,i,1,i,-,i,+,11,_,+,+,u,i,u,o,此电路输入电阻大，输出电阻小，放大倍数为,1,，与射极输出器相同。,电压跟随器,u,o,u,-,u,+,u,i,12,三、反相加法器,i,12,i,11,R,12,_,+,+,R,F,R,11,u,i,2,u,o,R,P,u,i,1,i,i,u,u,R,P,R,11,/,R,12,/,R,F,若：,R,11,R,12,R,，,则:,i,+,=,i,-,0,u,-,u,+,=,i,+,R,P,0,i,11,+,i,12,i,F,i,F,13,_,+,+,R,F,R,1,R,2,u,i,2,u,o,R,3,u,i,1,i,-,i,+,u,u,解出：,四、减法运算电路,i,F,i,1,i,2,i,3,i,+,=,i,-,0,u,-,u,+,14,_,+,+,R,F,R,1,R,2,u,i,2,u,o,R,3,u,i,1,若：,R,1,=,R,2,R,F,=,R,3,则：,15,i,=,i,+,0,u,u,+,=0,五、微分运算器,i,1,=,i,F,u,o,_,+,+,R,R,2,=,R,u,i,i,1,i,F,C,i,-,i,+,u,u,16,u,i,t,0,t,0,u,o,应用举例1：,若输入：,u,i,=,U,m,sin,t,求：,u,o,并画波形。,解：,u,o,=,-,RC,U,m,cos,t,=,RC,U,m,sin(,t,-,90,),17,六、积分运算,i,=,i,+,0,u,u,+,=0,i,1,=,i,F,i,1,i,F,u,i,-,+,+,R,R,2,C,u,o,18,t,u,i,0,t,u,o,0,U,-,U,om,T,M,积分时限,应用举例2：,如果积分器的输入是直流电压:,输出将反向积分，经过一定的时间后输出饱和。,19,积分电路的主要用途：,1.在电子开关中用于延迟。,2.波形变换。例：将方波变为三角波。,3.,A/D,转换中，将电压量变为时间量。,4.移相。,20,10.6 电压比较器,使用运算放大器的开环状态,一、,单限电压比较器,当,u,i,变化时,u,o,只变化一次,1.电路组成,u,o,u,i,0,+,U,om,-,U,om,U,R,2.传输特性:,u,o,u,i,关系,U,R,u,o,u,i,R,2,-,+,+,R,1,+,+,+,参考电压,可见，在,u,i,=,U,R,处输出电压,u,o,发生跃变。,阈值电压(门限电平)输出跃变所对应的输入电压。,饱和电压,21,U,R,u,o,u,i,R,2,-,+,+,R,1,+,+,+,3、波形,u,i,t,O,U,R,O,u,o,t,+,U,o,m,U,o,m,若,u,i,与,u,R,对调，上述曲线如何变化？,u,o,u,i,0,+,U,om,-,U,om,U,R,22,二、过零比较器,1、电路组成,t,u,i,t,u,o,+,U,om,-,U,om,u,o,u,i,R,2,-,+,+,R,1,+,+,参考电压为0,u,o,u,i,0,+,U,om,-,U,om,2、传输特性,3、波形,若,u,i,接到“,-,”,上述曲线如何变化?,23,三、输出带限幅的电压比较器,1、电路组成,u,o,R,D,Z,U,R,u,o,u,i,R,2,+,+,R,1,+,+,+,U,Z,U,Z,u,i,u,o,O,U,R,2、传输特性,设稳压管的稳定电压为,U,Z,，,忽略稳压管的正向导通压降,则,u,i,U,R,，,u,o,=,U,Z,3、波形,请各位自己画,24,u,o,_,+,+,R,2,R,1,R,P,u,i,R,4,R,3,i,1,i,2,i,4,i,3,M,求,A,u,=?,i,1,=,i,2,例1,25,-,R,1,R,F,+,+,u,i,1,u,o,R,21,R,22,u,i,2,R,同相求和运算,例2,26,设计一个加减运算电路，,R,F,=240k,，,使,u,o,=10,u,i,1,+8,u,i,2,-,20,u,i,3,解,:,(1)画电路。,系数为负的信号从反相端输入，系数为正的信号从同相端输入。,-,R,3,R,F,+,+,u,i,1,u,o,R,2,R,1,u,i,2,R,4,u,i,3,例3,(,2)求各电阻值。,求出：,27,根据:,u,o,=10,u,i,1,+8,u,i,2,-,20,u,i,3,R,F,=240k,得:,R,3,=12k,R,1,=24k,R,2,=30k,R,4,=80k,要求:,R,1,/,R,2,/,R,4,=,R,3,/,R,F,代入上式得：,-,R,3,R,F,+,+,u,i,1,u,o,R,2,R,1,u,i,2,R,4,u,i,3,28,u,o,=?,例4,-,R,F,1,+,+,u,i,1,u,o,1,R,1,u,i,2,R,2,R,3,-,R,F,2,+,+,u,o,R,4,u,i,3,R,5,R,6,=,R,1,/,R,2,/,R,F1,R,6,=,R,4,/,R,5,/,R,F2,29,_,+,+,10k,20k,+5V,5k,u,i,20k,u,o,1,u,o,_,+,+,20k,20k,10k,例5,u,o,=?,30,例6,u,o,=?,R,2,_,+,+,R,5,R,1,u,i,2,u,o,u,i,1,R,4,u,i,4,u,i,3,R,3,R,6,31,第十章,结束,32,