集成运算放大器及应用后4改.pptx

2 运算放大器运算放大器1 掌握运放基本应用电路的分析方法；掌握运放基本应用电路的分析方法；2 掌握运算电路（比例、求和、积分等），掌握运算电路（比例、求和、积分等），并能进行简单电路的设计。并能进行简单电路的设计。基本要求：基本要求：电子信息系统的示意图电子信息系统的示意图1 理想运放（理想运放（the ideal operational amplifier-Op-amp)特性：特性：一、理想参数：一、理想参数：1 AVO=通用运放通用运放741 AVO为为1052 ri=通用运放通用运放741 ri为为106 3 ro=0通用运放通用运放741 ro为为102 4 BW=5 KCMR=通用运放通用运放741 KCMR90dB且失调电压、电流、零漂等近似为且失调电压、电流、零漂等近似为0。2.1集成电路运算放大器集成电路运算放大器说明：说明：实际上在做一般原理性分析时，实际上在做一般原理性分析时，产品运算放大器产品运算放大器都可以视为理想的都可以视为理想的。只要实际的运用条件不使运算放。只要实际的运用条件不使运算放大器的某个技术指标明显下降即可。大器的某个技术指标明显下降即可。vd=vP-vNvoVsat-Vsatvd实际实际理想理想应用电路分类：应用电路分类：线性应用电路：引入深度负线性应用电路：引入深度负 反馈。反馈。非线性应用电路：引入正反非线性应用电路：引入正反 馈或开环应用。馈或开环应用。二、运放传输特性：二、运放传输特性：1 虚短：虚短：vd=vP-vN=0vP=vN2 虚断：虚断：iI=vd/ri=0vdiI运放两输入端不取电流运放两输入端不取电流三、分析工作于线性区运放的两条重要法则：三、分析工作于线性区运放的两条重要法则：1 电路：电路：2 输入输入-输出关系：输出关系：利用利用“虚短、虚断虚短、虚断”：输入与输出同相输入与输出同相输入与输出同相输入与输出同相反馈电阻反馈电阻反馈电阻反馈电阻（同相比例电路）（同相比例电路）2.3.1、同相放大器、同相放大器:（noninverting amplifier)?问题问题?1 1运放饱和电压对电路工作有无影响？运放饱和电压对电路工作有无影响？2 2已知运放的已知运放的Vsat=Vsat=10V10V，Rf=100KRf=100K、R1=10KR1=10K，若若vi=-0.1V-0.1V，输出电压为多少？，输出电压为多少？若若vi=+1V+1V，输出电压为多少？，输出电压为多少？为保证不失真放大，电路的最大输入电压为多少？为保证不失真放大，电路的最大输入电压为多少？2.3 基本线性运放电路基本线性运放电路3 特点：特点：输入电阻很大输入电阻很大 输入端有共模信号输入端有共模信号4 讨论：讨论：提高运算精度提高运算精度：平衡电阻平衡电阻R2=R1/Rf 特例特例：R1 vo=vI 电压跟随器电压跟随器 一般表示式：一般表示式：ZfZ12.3.2、反相放大器、反相放大器:（inverting amplifier)（反相比例电路）（反相比例电路）1 电路：电路：输入电阻输入电阻输入电阻输入电阻反馈电阻反馈电阻反馈电阻反馈电阻2 输入输入-输出关系：输出关系：利用利用“虚短、虚断虚短、虚断”：输入与输出反相输入与输出反相输入与输出反相输入与输出反相 深度负反馈深度负反馈3 输入电阻：输入电阻：iI利用利用利用利用“虚短虚短虚短虚短”：vN=vP=04 特点：特点：输入电阻小；输入电阻小；虚地，无共模信号输入。虚地，无共模信号输入。5 讨论：讨论：提高运算精度提高运算精度:平衡电阻平衡电阻 R2=R1/Rf 特例：特例：Rf=R1,vi=-vo 反号器反号器 一般表示式：一般表示式：Z1Zf?问题问题?1 1 运放饱和电压对电路工作有无影响？运放饱和电压对电路工作有无影响？2 2 已知运放的已知运放的Vsat=Vsat=10V10V，Rf=100KRf=100K、R1=10K.R1=10K.若若VI=-0.1VVI=-0.1V，输出电压为多少？，输出电压为多少？若若VI=1.5VVI=1.5V，输出电压，输出电压?为保证不失真放大，电路的最大输入电压为多少？为保证不失真放大，电路的最大输入电压为多少？1 电路：电路：同相放大器同相放大器反相放大器反相放大器+2 输入输入-输出关系：输出关系：方法方法1：用虚短、虚断：用虚短、虚断：方法方法2：用叠加原理：用叠加原理：反相放大器反相放大器同相放大同相放大器器（自学）（自学）2.4.1、求差电路、求差电路：（Difference Amplifier)特例：特例：当当R Rf f/R/R1 1=R=R3 3/R/R2 2时：比例减法器时：比例减法器 vo=(vi2 vi1)Rf/R1当当R Rf f=R=R1 1=R=R3 3=R=R2 2时：完全时：完全减法器减法器 vo=(vi2 vi1)2.4 同相输入和反相输入放大电路的其他应用同相输入和反相输入放大电路的其他应用设计电路实现加法运算：设计电路实现加法运算：vo=K1 vS1+K2 vS2 由叠加原理：由叠加原理：可由若干个比例运算电路构成。可由若干个比例运算电路构成。比例比例电路电路比例比例电路电路2.4.2 加法运算电路：加法运算电路：根据根据虚短、虚断虚短、虚断：若若R1=R2=Rf vo=vS2+vS1 完全加法运算完全加法运算再加一级反号器，再加一级反号器，实现实现：vo=vS2+vS1一、反相放大器构成：一、反相放大器构成：电路：电路：比较此电路与反相放大器构成电路的特点。比较此电路与反相放大器构成电路的特点。二、由同相放大器构成：二、由同相放大器构成：1 vo=-10 vS1且Ri=10K设计思考题设计思考题2 vo=2 vS1 5 vS2设计运算电路实现以下功能1 1 积分电路：积分电路：反相积分器反相积分器C C2.4.4 2.4.4 积分运算电路：积分运算电路：R R由由虚短、虚断虚短、虚断：i1 i2 vN vP vN=vP=0电容以电流电容以电流i i2 2充电充电设电容初始电压设电容初始电压 Vc(0)=0VVc(0)=0V则：则：反相积分器反相积分器反相积分器反相积分器2 2 输入输入-输出关系：输出关系：则：则：则：则：v vo o(t(t1 1)=-v)=-vc c(t(t1 1)所以：所以：所以：所以：i1 i2 vN vP若电容初始电压为若电容初始电压为若电容初始电压为若电容初始电压为 vc(t1)3 3 说明：说明：运放失调量要尽量小运放失调量要尽量小运放失调量要尽量小运放失调量要尽量小电容漏电阻尽量大（电容漏电阻尽量大（电容漏电阻尽量大（电容漏电阻尽量大（CLXCLX、CB4CB4）高精度电阻高精度电阻高精度电阻高精度电阻保证运保证运保证运保证运算精度算精度算精度算精度实用电路：实用电路：并联并联Rf提供直流负反馈，减小运放提供直流负反馈，减小运放输出端直流漂移。输出端直流漂移。Rf i1 i2 vN vP 输出电压与时间成正比输出电压与时间成正比恒流积分恒流积分（2）输入为方波信号时：）输入为方波信号时：（仿真）方波方波三角波三角波（1）输入为阶跃信号时：）输入为阶跃信号时：输出波形输出波形输出波形输出波形4 用途：用途：去除高频干扰去除高频干扰将方波变为三角波将方波变为三角波在模数转换中将电压量变为时间量在模数转换中将电压量变为时间量R=10KC=5nF例例 已知：已知：vc(0)=0,画输出电压波形。画输出电压波形。解解:(1)t:0t18 8vo(t1)=8V(2)t:t1t2vo(t2)=0V1 1 电路：电路：2 2 输入输入-输出关系：输出关系：2 2 微分运算电路：微分运算电路：=RC=RC 时间常数时间常数vNvP方法方法2：根据根据 虚短、虚断虚短、虚断 vN=vP=0输出电压与输入电压变化率成正比输出电压与输入电压变化率成正比输出电压与输入电压变化率成正比输出电压与输入电压变化率成正比3 改进电路：改进电路：对高频成份敏感对高频成份敏感为可靠稳定工作为可靠稳定工作增加增加 R1、C1小电阻小电阻限制输限制输入电流入电流小电容相小电容相位补偿位补偿（1）集成运放的管脚：集成运放的管脚：常见封装形式多为双列直插式封装：常见封装形式多为双列直插式封装：8、10、12、14、16管脚等。使用注意查阅手册、管脚等。使用注意查阅手册、辨认管脚，以便正确连线。辨认管脚，以便正确连线。（2）粗测运放好坏：）粗测运放好坏：用万用表电阻中间档（用万用表电阻中间档（100）测量有无测量有无 短路和断路现象。短路和断路现象。接成电压跟随器形式进行器件检查接成电压跟随器形式进行器件检查。（3）调零或调整偏置电压消除失调电压：）调零或调整偏置电压消除失调电压：二、使用注意事项：二、使用注意事项：（5）其它：）其它：运放反相放大电路中，反馈电阻不能太大，运放反相放大电路中，反馈电阻不能太大，否则会产生较大的噪声和漂移。一般为否则会产生较大的噪声和漂移。一般为几十几十 千欧至几百千欧。千欧至几百千欧。尽量保证运放尽量保证运放输入端对称输入端对称。重点：重点：利用集成运放线性运用虚短、虚断两重要概念分析各种运算电路。本章小结：本章小结：习题讨论：习题讨论：