运放的工作模式及应用.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,*,第三章 集成运算放大器,一 集成运放的两种工作状态,二 比例电路,三 集成运放在模拟运算方面的应用,理想运算放大器：,开环电压放大倍数,A,od,=,差摸输入电阻,R,id,=,输出电阻,R,o,=0,共模抑制比,K,CMRR,=,运算放大器中的反馈：,1.,由于开环电压放大倍数,A,od,非常大，一般不可以直接应用于信号放大。在实际应用中，常使用反馈技术来稳定放大电路的放大倍数。,2.,具有反馈的放大电路中，包括两个部分：基本放大电路和反馈网络，相应地信号也有两种传播途径：,正向传播途径：,反向传播路径：反馈的几个,基本概念,1.,开环与闭环,电路中只有正向传输，没有反向传输，称为,开环状态。,正向传输,信号从输入端到输出端的传输,反向传输,信号从输出端到输入端的传输,既有正向传输，又有反馈 称为,闭环状态,。,信号的正向传输,信号的正向传输,反馈传输,(,通路,),（反馈网络）,例：基本放大器，无反馈，净输入量,u,be,=,u,i,，,电压放大倍数为：,2.,负反馈与正反馈,负反馈,输入量不变时，引入反馈后使净输入量减小，放大倍数减小。,引入反馈后，净输入量,u,be,=,u,i,-,u,f,，,电压放大倍数为：,可见，净输入量减小，放大倍数减小，所以是负反馈。,正反馈,输入量不变时，引入反馈后使净输入量增加，放大倍数增加。,一、集成运放的两种工作状态,1.,运放的电压传输特性：,设：电源电压,V,CC,=10V,。,运放的,A,od,=10,4,U,i,1mV,时，运放处于线性区。,A,od,越大，线性区越小，,当,A,od,时，线性区,0,0,u,o,u,i,+10V,-,10V,+,U,om,-,U,om,-,1mV,+,1mV,线性区,非线性区,非线性区,+10V,-,10V,+,U,om,-,U,om,0,u,o,u,i,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的条件：,电路中有负反馈！,运放工作在线性区的分析方法：,虚短（,u,+,=,u虚断（,i,i+,=,i,i-,=0,）,虚地（,u,+,=u,-,=0,）,2.,线性区,3.,非线性区（正、负饱和状态）,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,（,1,）,虚短不适用，虚断仍然适用。,（,2,）,u,+,u,-,时，,u,o,=,u,opp,;,u,+,u,-,时，,u,o,=-,u,opp,;,+10V,-,10V,+,U,om,-,U,om,0,u,o,u,i,U,opp,为最大输出电压,二、,比例运算电路,一,.,反相比例运算,虚地点,i,1,=,i,f,（,虚断）,因为有负反馈，,利用虚地和虚断,u,+,=0u,=,u,+,=0,（,虚地）,反馈方式：,电压并联负反馈,电压放大倍数,:,u,o,与,u,i,为线性比例关系，相位相反,反相器,R,f,=R,1,例题,1.,R,1,=10k,R,f,=20k,u,i,=-1V,。,求,:,u,o,、,R,i,。,说明,R,0,的作用，,R,0,应为多大？,特点：,共模输入电压,=0,（,u,=,u,+,=0,），,因而对运放的共模抑制比要求低,缺点：,输入电阻小（,R,i,=,R,1,），,R,0,为平衡电阻,(,使输入端对地的静态电阻相等,):,R,0,=,R,1,/,R,f,二,.,同相比例运算电路,u,-,=,u,+,=,u,i,i,1,=,if,（,虚断）,平衡电阻,R=R,f,/R,1,因为有负反馈，,利用虚短和虚断,反馈方式：,电压串联负反馈,特点：,输入电阻高,缺点：,共模输入电压,0,（,u,=,u,+,=,u,i,），,因而对集成运放的共模抑制比要求高,电压放大倍数,:,如果将,R,1,开路，或,R,f,=0,，会怎样？,A,u,=1+R,f,/R,1,=1,三,.,电压跟随器,此电路是同相比例运算的特殊情况，输入电阻大，输出电阻小。,在电路中作用与分立元件的射极输出器相同，但是电压跟随性能好。,u,i,=,u,+,=,u,-,=,u,o,因为有负反馈，,利用虚短和虚断：,将,R,1,开路，或,R,f,=0,，,1.,反相加法器,：,若,R,1,=,R,2,=,R,平衡电阻,R,0,=,R,1,/,R,2,/,R,f,i,1,+,i,2,=,i,f,三、基本运算电路,一,.,加法运算电路,虚地,2.,同相求和运算：,当,R,1,=,R,2,=,R,f,=,R,时,同相比例运算,:,二,.,减法运算电路,1,、利用加法器和反相比例器,叠加原理,2,、差动减法器,u,i1,作用,u,i2,作用,综合：,则,有：,1.,积分电路,三,.,积分和微分电路,反相积分器：,如果,u,i,=,直流电压,输出将反相积分，经过一定的时间后输出饱和。,t,u,i,0,t,u,o,0,-,U,om,T,M,积分时间,设,U,om15V,u,i,=+3V,R,=10k,C,=1F,求积到饱和值的时间：,EWB,演示,积分器,练习,:,画出在给定输入波形作用下积分器的输出波形。,t,u,i,0,2,1,2,3,4,5,t,u,o,0,-2,-4,-6,应用举例：,输入方波，输出是三角波。,t,u,i,0,t,u,o,0,2.,微分电路：,u,-,=,u,+,=0,t,u,i,0,t,u,o,0,例：,求,u,o,。,90,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.,运算放大器产生“虚短”的原因是电路中引入了负反馈，因此，在运用“虚短”、“虚段”、“虚地”的概念分析电路之前，应注意电路是否满足负反馈的条件。,3.,反相、同相、差动比例运算这三种电路时构成各种运放电路的基础，它们均满足负反馈的条件。当用这三种电路构成其他应用电路时，可直接运用“虚短”、“虚段”、“虚地”的概念来分析电路。,