（精）第16章集成运算放大器.ppt

16.2.3 减法运算 如果两个输入端都有信号输入，则为差动输入。差动运算在测量和控制系统中应用很多，其运算电路如图所示。 差分减法运算电路 　当Ｒ１ ＝Ｒ２和ＲＦ＝Ｒ３时，上式为 　当ＲＦ＝Ｒ１时，则 由上两式可见，输出电压UO与两个输入电压的差值成正比，所以可以进行减法运算。 电压放大倍数 　在上图中，如将Ｒ3断开(Ｒ3＝∞)，原式变为 　即为同相比例运算与反相比例运算输出电压之和。 例 16.2.6 16.2.4 积分运算 与反相比例运算电路比较，用电容CF代替RF作为反馈元件，就成为积分运算电路，如图所示。 积分运算电路 上式表明uo与ui的积分成比例，式中的负号表示两者反相。R1CF称为积分时间常数。 当ui为阶跃电压如图(a)时，则 其波形如图(b)所示，最后达到负饱和值-Uo(sat) 积分运算电路的阶跃响应 例 16.2.7 16.2.5 微分运算 微分运算是积分运算的逆运算，只需将反相输入端的电阻和反馈电容调换位置，就成为微分运算电路，如图所示。 微分运算电路 微分运算电路的阶跃响应 即输出电压与输入电压对时间的一次微分成正比。 当ui为阶跃电压时， uo为尖脉冲电压，如上图所示。 例 16.2.8 16.3 运算放大器在信号处理方面的应用 ?16.3.1 有源滤波器 ?16.3.2 采样保持电路 16.3.3 电压比较器 电压比较器的作用是用来比较输入电压和参考电压，图(a)是其中一种。因此，用作比较器时，运算放大器工作在饱和区，即非线性区。当ui＜UR时，uo=+Uo(sat)；当ui ＞ UR 时， uo=-Uo(sat) 。图(b)是电压比较器的传输特性。可见，在比较器的输入端进行模拟信号大小的比较，在输出端则以高电平或低电平(即为数字信号1或0)来反映比较结果。 (a)电路 (b)传输特性 当UR＝0时，即输入电压和零电平比较，称为过零比较器，其电路和传输特性如下图所示。当ui为正弦波电压时，则uo为矩形波电压，如图所示。 电压比较器 (a)电路 (b)传输特性 过零比较器 如图所示过零比较器将正弦波电压变换为矩形波电压。 有时为了将输出电压限制在某一特定值，以与接在输出端的数字电路的电平配合，可在比较器的输出端与“地”之间跨接一个双向稳压二极管DZ，作双向限幅用。稳压二极管的电压为Uz。电路和传输特性如图所示。u1与零电平比较，输出电压uo被限制在+ Uz或-Uz。 上述的是用通用型运算放大器构成的比较器，输入的是模拟量，输出的不是高电平，就是低电平，即为数字量，以与数字电路配合。 (a)电路 (b)传输特性 有限幅的过零比较器 例 16.3.1 * * 第16章 集成运算放大器 定义: 在半导体制造工艺的基础上，把整个电路中的器件制作在一块硅片上，构成特定功能的电子电路，称为集成电路。 分类： 集成度: 小规模、中规模、大规模和超大规模 (即SSI， MSI， LSI 和 VLSI)。 技术指标: 通用型、高速型、高阻型、低功耗型、 成功率型、高精度型等 每一集成片中运算放大器的数目: 单运放、双运放和四运放 导电类型: 双极型、单极型(场效晶体管)和两者兼容的 功 能: 数字集成电路、模拟集成电路，而后者又有 集成运算放大器、集成功率放大器、集成稳 压电源和集成数模和模数转换器等许多种。 本章所讲主要是集成运算放大器。 （1）级间采用直接耦合方式； （2）采用复合结构的电路； （3）用有源器件代替无源器件； （4）电路结构与元件参数具有对称性（输入级采 用差分放大电路）； （5）电路中使用的二极管都采用晶体管构 成，多用作温度补偿元件或电位移动电路。 16.1 简单的集成电路 运算放大器 16.1.1 集成运算放大器的特点 16.1.2 电路的简单说明 集成运算放大器是一种高电压增益、高输入电阻和低输出电阻的多级直接耦合放大电路，它的类型很多，电路也不一样，但结构具有共同之处，一般由输入级、中间级、输出级和偏置电路部分组成。 输入端 输出端 运算放大器的方框图 （1）输入级一般是差分式放大电路，利用它的对称特性可以提高整个电路的共模抑制比和其他方面的性能，它的两个输入端构成整个电路的反相输入端和同相输入端。 （2）中间级主要进行电压放大，电压放大级的主要作用是提高电压增益，它可由一级或多级放