5-6集成运算放大器的线性之一.ppt

同理可得 因而有 当时 ，上式可简化为 3. 乘法器的应用举例 1）除法运算电路 由图可得 注意：只有vX2为正极性时，才能保证运算放大器处于负反馈工作状态，vX1则可正可负，故属于二象限除法器。 2）开平方电路 图5-49所示电路为负电压开平方电路。 图5-49负电压开平方运算电路 * 第5章 多级放大电路与集成运算放大器 5.6 集成运算放大器线性应用之一 * 集成运算放大器（简称集成运放）是一种理想的增益器件。为了分析方便，把集成运放电路均视为理想器件，应满足： （1）开环电压增益 Au=? （2）输入电阻Ri= ? ，输出电阻Ro=0 （3）开环带宽 BW= ? （4）同相输入端端压与反相输入端端电压UP=UN 时，输出电压Uo=0，无温漂 。 因此，对于工作在线性区的理想运算放大器应满足“虚短”：即UP=UN ；“虚断”：即iP=iN = 0 本章讨论的即是上述“虚短、”“虚断”四字法则的灵活应用。 将输入信号按比例放大的电路，称为比例运算电路。比例电路是实现输出电压 Uo 与输入电压 Ui ，成一定比例关系的运算电路。一般表达式为： 其中 k 为比例系数。根据输入信号的不同接法，比例电路有三种基本形式：反相输入、同相输入和差动输入。 5 .6.1 比例运算电路 1. 反相比例运算电路 电路的反馈组态是： 电压并联负反馈 电路的反馈网络 ：如图所示反向比例运算电路的组成下图所示。由图可见，输入电压ui通过电阻R1加在运放的反向输入 端。Rf是沟通输出和输入 的通道。 图5－32反相比例运算电路 1)反相比例电路组成 （1）运放两个输入端电压相等并等于0，故没有共模输入信号，这样对运放的共模抑制比没有特殊要求。 （2）uN= uP，而uP=0，反相端R1没有真正接地，故称“虚地”点。 （3）电路在深度负反馈条件下，电路的输入电阻为R1，输出电阻近似为零。 因反向比例运算电路带有负反馈网络，所以，集成运放工作在线性工作区。利用“虚断”和“虚短”的概念可分析输出电压和输入电压的关系。 2）反相比例电路的特点： 3）反相比例电路电压放大倍数 　由虚断得： I+=I?= 0 及 If=I1，U+=I+R0=0(V) 　由虚短可知：U?=U+=0(V)，即“虚地” 4）反相比例电路几点结论 （1）反相比例运算电路实际上是一个深度的电压并联负反馈电路。在理想情况下，反相输入端的电位等于零，称为“虚地”。因此加在集成运放输入端的共模输入电压很小。 （2）电压放大倍数 ，即输出电压与输入电压的幅值成正比，但相位相反。也就是说，电路实现了反相比例运算。比值|A uf| 决定于电阻RF和R1之比，而与集成运放内部各项参数无关。只要RF 和R1 的阻值比较准确且稳定，就可以得到准确的比例运算关系。比值|A uf| 可以大于1，也可以小于1。当RF ＝R1时，A uf＝－1，称为单位增益倒相器。 （3）由于引入了深度电压并联负反馈，因此电路的输入电阻不高，输出电阻很低。 T形网络反向比例运算电路中的平衡电阻为： 如果要求放大倍数100，R1=R2=R4=100k?，则： R3=1.01k? 5）反相比例电路特例——T形网络反向比例运算电路 T形网络反向比例运算放大器：将反向比例运算放大器电路中的电阻Rf被R2、R3和R4电阻所组成的T形网络替代。 2. 同相比例运算电路 1）同相比例电路电路组成 电路的反馈网络：如图所示输入电压ui通过电阻RP加在运放的同向输入端。Rf是沟通输出和输入的通道。 根据虚短的概念有： 图5－33同相比例运算电路 （1）输入电阻高； （2）由于 ，电路的共模输入信号高， 因此集成运放的共模抑制比要求高。 同向比例运算放大器是属于电压串联负反馈放大器。 利用“虚断”和“虚短”的概念可分析输出电压和输入电 压的关系。根据“虚断”的概念可得： 根据“虚短”的概念可得： 根据电压放大倍数的表达式可得： 2）同相比例电路电压放大倍数 3）同相比例电路几点结论 根据式： 可得： 上式说明上图所示电路的电压放大倍数等于1，输出电压随着输入电压的变化而变化，具有这种特征的电路称为电压跟随器。 4）同相比例电路特例——电压跟随器 电压跟随器是同相比例运算的特例 。假如对普通的同相比例电路，令Rf =0（或R1=∞），则电路变成如下图所示的形式。 3. 差分比例运算电路 1)差分比例电路组成 图5-35差分比例运算电路 在图5-35中，输入电压u i和ui