运算放大器介绍.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,*,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,*,*,*,运算放大器介绍,运算放大器介绍运算放大器介绍概述1.理想运算放大器：开环电压放大倍数 AV0=,差摸输入电阻 Rid=,输出电阻 R0=0第二章 运算放大器,概述,1.理想运算放大器：,开环电压放大倍数,A,V0,=,差摸输入电阻,R,id,=,输出电阻,R,0,=0,第二章 运算放大器,为了扩大运放的线性区，给运放电路引入负反馈：,理想运放工作在线性区条件,电路中有负反馈！,运放工作在线性区分析方法,虚短（U,P,=U,N,）,虚断（i,P,=i,N,=0）,2.线性区,1.理想运算放大器：,第二章 运算放大器,3.非线性区（正、负饱和输出状态）,运放工作在非线性区的条件：,电路开环工作或引入正反馈！,运放工作在非线性区的分析方法在第九章讨论,2.线性区,1.理想运算放大器：,第二章 运算放大器,2.3 基本线性运放电路,三种基本组态,1.,反相比例运算电路,0,P,=,v,输出与输入反相,虚短,虚断,P,N,=,v,v,平衡电阻,R,f,=R,1,特例,R,2,反号器,Vo=-Vi,三种基本组态,1.,反相比例运算电路,例1.R,1,=10k,R,f,=20k,V,i,=-1V。求:,V,o,A,V,=-（R,f,/R,1,）=-20/10=-2,V,o,=A,V,V,i,=(-2)(-1)=2V,特点：,反相端虚地，故共模输入可视为0，对运放共模抑制比要求低,输出电阻小，带负载能力强,要求放大倍数较大时，反馈电阻阻值高，稳定性差。,如果要求放大倍数100，R,1,=100K，R,f,=10M,2.3 基本线性运放电路,I,P,v,v,=,2.,同相比例运算电路,输出与输入同相,虚短,虚断,特例,P,N,v,v,=,R,1,=,Vo=Vi,电压跟随器,2.3 基本线性运放电路,2.,同相比例运算电路,例2.,R,1,=10k,R,f,=20k,V,i,=-1V。求:,A,v,=1+=1+20/10=3,R,f,R,1,V,o,=A,v,V,i,=(3)(-1)=-3V,特点：,输入电阻高，输出电阻小，带负载能力强（P30 图2.3.3）,V,-,=V,+,=V,i,，所以共模输入等于输入信号，对运放的共模 抑制比要求高,2.3 基本线性运放电路,_,+,R,f,R,1,R,2,v,i2,v,o,R,3,v,i1,3.,差分式放大电路,虚短,虚断,P,N,v,v,=,2.3 基本线性运放电路,_,+,R,f,R,1,R,2,v,i2,v,o,R,3,v,i1,3.,差分式放大电路,叠加定理,特例,减法器,当,则,若继续有,则,Vi1单独,Vi2单独,2.3 基本线性运放电路,(V,S,V,K,),/R,1,=(V,K,0),/R,2,+(V,K,V,N,),/R,3,K,R,1,R,2,R,3,R,f,(V,K,V,N,),/R,3,=(V,N,V,O,),/R,f,P,N,v,v,=,V,O,=-2.5Vs,P,0,v,=,2.3 基本线性运放电路,例1：求电路的电压放大倍数A,vf,例2：求电路的电压放大倍数Avf,A,1,R,1,R,8,R,2,v,o,R,3,R,4,v,i,R,7,R,6,R,5,A,2,A,3,v,+3,v,o3,v,+1,2.3 基本线性运放电路,V,N1,V,N2,(V,N1,V,N2,)=(V,3,V,4,),*(R,1,/(2*R,2,+R,1,),V,O,=-V,3*,(R,3,/R,4,)+V,4,*(R,4,/(R,3,+R,4,)*(R,4,/R,3,+1),2.3 基本线性运放电路,运算电路,根据,虚短,、,虚断,得：,若,P,N,=,v,v,则有,=,0,P,v,4.加法电路,叠加定理,反相放大器派生,同相放大器派生？,2.3 基本线性运放电路,例:设计一加减运算电路,设计一加减运算电路，使 V,o,=2V,i1,+5V,i2,-10V,i3,解：用双运放实现,如果选R,f1,=R,f2,=100K，且R,4,=100K,则：R,1,=50K R,2,=20K R,5,=10K,平衡电阻 R,3,=R,1,/R,2,/R,f1,=12.5K,R,6,=R,4,/R,5,/R,f2,=8.3K,V,i2,-,+,A,1,R,f1,R,3,V,o1,R,2,V,i1,R,1,-,+,A,2,R,f2,R,6,V,o,R,4,V,i3,R,5,2.3 基本线性运放电路,T型网络反相比例运算电路,当R,3,=时,0,1.积分电路,式中，负号表示,v,O,与,v,S,在相位上是相反的。,“虚短”,“虚断”,P,N,=,v,v,设电容器,C,的初始电压为零，则,（积分运算）,d,(v,N,=,R,v,S,C,d,t,-,v,N,-,v,O,),P,=,0,v,2.4 基本线性运放电路,应用举例：,t,V,S,0,t,V,o,0,输入方波，输出是三角波。,2.4 基本线性运放电路,2.4 基本运算电路,了解,了解,2.4 基本线性运放电路,P39 例2.4.3,R=10K,C=5nF,例,已知：v,c,(0)=0,画输出电压波形。例2.4.3,解:,(1)t:0t,1,8,v,o,(t,1,)=8V,(2)t:t,1,t,2,v,o,(t,2,)=0V,4.微分运算电路,t,0,u,o,若输入：,则：,应用举例：,输入方波，输出是尖顶波,应用举例2：,输入正弦波,输出余弦波,滞后90,u,i,t,0,实用微分运算电路,(与习题P51 2.4.12大致相同),限制输入电流,限制输出电压,补偿电容，提高稳定性,逆函数型微分运算电路,利用积分运算电路来实现微分运算电路,同相积分运算电路,同相积分运算电路,调节器电路,2.4 基本运算电路,其中，,I,ES,是发射结反向饱和电流，,v,O,是,v,S,的对数运算。,BJT的发射结有,利用虚短和虚断，电路有,当 时，,3.对数运算电路,利用PN结的指数特性实现对数运算,2.4 基本运算电路,v,O,是,v,S,的反对数运算（指数运算）,4.反对数运算电路,利用虚短和虚断，电路有,要求,2.4 基本运算电路,5.乘法电路,根据两数相乘的对数等于两数的对数之和,，,2.4 基本运算电路,设计思考题讨论,1、v,o,=-10v,S1,且,R,i,=10K,2、v,o,=2 v,S1,5 v,S2,由同相求和电路及反号器构成：,由反相求和电路及反号器构成：,由一个运放构成：,v,o,=2 v,S1,5 v,S2,3、v,o,=,6v,S1,5,v,S2,3,v,S3,由一个运放实现：,由二个运放实现：,对于差放有：,1.基本原理,2.5 模拟乘法器电路,P295,2.5 模拟乘法器电路,2、模拟乘法器符号,K,为比例因子，一般为正。,3、乘法运算,2.5 模拟乘法器电路,4、,乘方和立方运算,2.5 模拟乘法器电路,5、除法运算,根据虚端虚断有：,Vo,与,v,x1,、,v,x2,之商成比例，实现了除法运算,只有当,v,x2,为正极性时，才能保证运放处于负反馈状态,v,x1,则可正可负,-,+,2.5 模拟乘法器电路,6、开平方运算电路,根据虚端虚断有：,只有当,v,X,为负值时才能开平方,图中的二极管即为保证这一点而接入的,2.5 模拟乘法器电路,7、开立方运算电路,根据虚端虚断有：,当,v,X,为正值时，,v,O,为负值,当,v,X,为负值时，,v,O,为正值。,本章小结,1集成运放可以构成加法、减法、积分、微分、对数和反对数等多种运算电路。在这些电路中，均存在深度负反馈。因此，运放工作在线性放大状态。这时可以使用理想运放模型对电路进行分析，“虚短”和“虚断”的概念是电路分析的有力工具。,2对于精度要求高的运放电路，需要考虑实际运放参数的影响。由于运放的开环电压增益、输入电阻、输出电阻、共模抑制比及各种失调量等都不是理想值，它们必然要给电路带来误差。对这种电路的误差分析，应根据电路的具体情况，选择适当的运放模型。,3集成模拟乘法器是一种重要的模拟集成电路，在信号处理和频率变换方面得到了广泛的应用。乘法器内部电路较为复杂，对生产工艺的要求也较高。熟练掌握这种器件在各种运算电路中的使用方法，是要求的重点。,习题,2.1.1,2.1.2,8.1 基本运算电路,2.1.3,8.1 基本运算电路,2.1.4,8.1 基本运算电路,2.1.6,8.1 基本运算电路,2.1.8,8.1 基本运算电路,2.1.9,8.1 基本运算电路,2.1.12,2.1.15,2.3.2,2.4.1,2.4.3,2.1 基本运算电路,谢谢,