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第七章模拟信号运算电路演示文稿 当前第1页\共有36页\编于星期六\14点 优选第七章模拟信号运算电路 当前第2页\共有36页\编于星期六\14点 7.1 理想运放的概念 一、理想运放的技术指标 开环差模电压增益 Aod = ∞; 输出电阻 ro = 0; 共模抑制比 KCMR = ∞; 差模输入电阻 rid = ∞; UIO = 0、IIO = 0、 ?UIO = ?IIO = 0; 输入偏置电流 IIB = 0; - 3 dB 带宽 fH = ∞ ,等等。 当前第3页\共有36页\编于星期六\14点 二、理想运放工作在线性区时的特点 输出电压与其两个输入端的电压之间存在线性放大关系,即 + Aod 集成运放的电压和电流 当前第4页\共有36页\编于星期六\14点 2. 理想运放的输入电流等于零 由于 rid = ∞,两个输入端均没有电流,即 ——“虚断” 理想运放工作在线性区特点: 1. 理想运放的差模输入电压等于零 即 ——“虚短” 当前第5页\共有36页\编于星期六\14点 三、理想运放工作在非线性区时的特点 传输特性 集成运放的传输特性 实际特性 非线性区 非线性区 线性区 uO u+-u- O 当前第6页\共有36页\编于星期六\14点 理想运放工作在非线性区特点: 当 u+ u- 时,uO = + UOPP 当 u+ u- 时, uO = - UOPP 1. uO 的值只有两种可能 在非线性区内,(u+ - u-)可能很大,即 u+ ≠u-。 “虚地”不存在 2. 理想运放的输入电流等于零 当前第7页\共有36页\编于星期六\14点 实际运放 Aod ≠∞ ,当 u+ 与 u- 差值比较小时,仍有 Aod (u+ - u- )〈UOPP,运放工作在线性区。 例如:F007 的 Uopp = ± 14 V,Aod ? 2 × 105 ,线性区内输入电压范围 uO u+-u- O 实际特性 非线性区 非线性区 线性区 但线性区范围很小。 集成运放的传输特性 当前第8页\共有36页\编于星期六\14点 ? - ? ? ? ? 例:判断运放电路是否存在虚短 - - 当前第9页\共有36页\编于星期六\14点 7.2 比例运算电路 一 R2 = R1 // RF 由于“虚断”,i+= 0,u+ = 0; 由于“虚短”, u- = u+ = 0 ——“虚地” 由 iI = iF ,得 反相比例运算电路 由于反相输入端“虚地”,电路的输入电阻为 Rif = R1 当 R1 = RF 时,Auf = -1 ——单位增益倒相器 当前第10页\共有36页\编于星期六\14点 二、同相比例运算电路 R2 = R1 // RF 根据“虚短”和“虚断”的特点,可知 i+ = i- = 0; 又 u- = u+ = uI 得: 由于该电路为电压串联负反馈,所以输入电阻很高;输出电阻很低。 uI 当前第11页\共有36页\编于星期六\14点 当 RF = 0 或 R1 = ? 时,Auf = 1 ——电压跟随器 uI u- 当前第12页\共有36页\编于星期六\14点 三、差分比例运算电路 在理想条件下,由于“虚断”,i+ = i- = 0 由于“虚短”, u+ = u- ,所以: 电压放大倍数 差模输入电阻 Rif = 2R1 当前第13页\共有36页\编于星期六\14点 三种比例运算电路之比较 反相输入 同相输入 差分输入 电 路 组 成 要求 R2 = R1 // RF 要求 R2 = R1 // RF 要求 R1 = R1′ RF = RF′ 电压放大倍数 uO与 uI 反相, 可大于、小于或等于 1 uO 与 uI 同相,放大倍数可大于或等于 1 Rif Rif = R1不高 Rif = (1 + Aod) Rid 高 Rif = 2R1 不高 Ro 低 低 低 性能特点 实现反相比例运算;电压并联负反馈; “虚地” 实现同相比例运算;电压串联负反馈; “虚短”但不“虚地” 实现差分比例运算(减法) “虚短”但不“虚地” 当前第14页\共有36页\编于星期六\14点 四、比例电路应用实例 三运放数据放大器原理图 uI1 uI2 两个放大级。结构对称的 A1、A2 组成第一级,互相抵消漂移和失调。 A3 组成差分放大级,将差分输入转换为单端输出。 当前第15页\共有36页\编于星期六\14点 当前第16页\共有36页\编于星期六\14点 由同相比例运放的电压放大倍数公式,得 则 同理 所以 则第一级电压放大倍数为: 改变 R1,即可调节放大倍数
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