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第16章 集成运算放大器 16.1 集成运算放大器的简单介绍 集成运算放大器的等效 可等效为一个双端输入、单端输出的差分放大电路； Uo = Auo(U+ ? U-) 运放输入输出关系 Auo：开环电压放大倍数； 运算放大器输入、输出关系（电压传输特性） Uo = f(U+ - U-) Uo = Auo(U+ - U-); Auo开环电压放大倍数； 16.1.3 主要参数 16.1.4 理想运算放大器及其分析依据 3. 理想运放工作在线性区的特点 集成运放的种类 种类： 集成运放的选择 信号源的性质； 负载的性质； 精度要求； 环境条件； 16.2 运算放大器在信号运算方面的运用 16.2.1 比例运算 1. 反相比例运算 2. 同相比例运算 2. 同相比例运算 16.2.2 加法运算电路 1. 反相加法运算电路 电路如图示：求uo的波形 2. 同相加法运算电路 差动运算电路 两端都有输入信号的情况下进行的运算就是差动运算。 根据叠加原理分析： 1.ui1作用，ui2不作用时：反相比例 16.2.3 减法运算电路 16.2.4 积分运算电路 利用电容元件上电流与电压是微积分的关系，达到uo是ui积分的目的，因此该电路称为积分运算电路。 根据虚短和虚断分析：i1 = if 积分电路实践应用时，输入信号为恒定电压直流信号，其大小、方向都不变。 积分时限与Uom、U有关，若两者为确定值，则与积分常数R1Cf有关。 R1Cf越小，时间就越短。因此，积分电路常应用于延时使用，用作定时器。 积分电路实现的功能 输入为阶跃信号时的输出电压波形？ 输入为方波时的输出电压波形？ 输入为正弦波时的输出电压波形？ PI调节器包括3部分分析：比例、积分和保持。 由于比例的存在，减小了调整时间，是较为理想的调节方式。 16.2.5 微分运算电路 比例-微分运算电路 16.3 运放在信号处理方面的应用 有源滤波器 采样保持电路 信号变换电路 16.3.1 有源滤波器 按频率范围的不同，滤波器可分为低通、高通、带通和带阻 无源滤波电路和有源滤波电路 无源滤波电路：滤波电路仅由无源元件（电阻、电容、电感）组成； 有源滤波电路：滤波电路不仅由无源元件，还由有源元件（双极型管、单极型管、集成运放）组成； 一阶低通滤波器 一阶无源低通滤波器 一阶无源低通滤波幅频特性曲线 此电路的缺点： 带负载能力差； 无放大作用； 过渡带较宽； 一阶有源低通滤波器 一阶有源低通滤波幅频特性曲线 电路特点： 低通； 有放大作用； 运放输出，带负载能力强； 如何组成高通滤波器？ 方法2： 平衡电阻： Ri1 // Ri2 = R1 // RF u+ 思考 u+=? ui2 uo RF ui1 Ri2 Ri1 + + ? – ? R1 + – 注意：同相求和电路的两个输入信号的放大倍数互相影响，不能单独调整。 1. 输入电阻低； 2. 共模电压低； 3. 当改变某一路输入电阻时， 对其它路无影响； 同相加法运算电路的特点： 1. 输入电阻高； 2. 共模电压高； 3. 当改变某一路输入电阻时， 对其它路有影响； 反相加法运算电路的特点： ui2 uo RF ui1 Ri2 Ri1 + + ? – ? R1 + – ui2 uo RF ui1 Ri2 Ri1 + + ? – ? R2 + – Rf R1 uo = - ui1 2.ui2作用，ui1不作用时： 同相比例 uo = (1+ Rf R1 ) ui2 ui2 uo RF ui1 R3 R2 + + ? – ? R1 + – + + – – 分析方法：利用叠加原理 减法运算电路可看作是反相比例运算电路与同相比例运算电路的叠加。 u+ ui2 uo RF ui1 R3 R2 + + ? – ? R1 + – + + – – 线性函数 若输入为恒定直流，则输出为时间t的线性函数，即uo随t线性变化。 t?? uo ?? ? 积分 积分时限 如果积分电路从某 时刻输入一直流电 压，输出将反向积 分，经过一定时间 后输出饱和。 保持 积分时限与哪些因素有关？ 线性积分，延时 将比例运算和积分运算结合在一起，就组成 比例-积分运算电路。 uo CF ui R2 R1 + + – – + + ? – ? RF if i1 电路的输出电压 上式表明：输出电压是对输入电压的比例-积分 这种运算器又称 PI 调节器, 常用于控制系统中, 以保证自控系统的稳定性和控制精度。改变 RF 和 CF，可调整比例系数和积分时间常数, 以满足控制系统的要求。 比例 积分 保持 if i1 由虚短及虚断性质可得