多级放大电路和运算放大器[精选].ppt

1. 通用型 2. 高速型和宽带型 3. 高精度(低漂移型） 4. 高输入阻抗型 5.低功耗型 6. 功率型 4 理想运算放大器及其分析依据 1. 理想运算放大器 2. 理想运放工作在线性区的特点 2 运算放大器在信号运算方面的运用 2.1 比例运算 1. 反相比例运算 2. 同相比例运算 2.2 加法运算电路 1. 反相加法运算电路 2. 同相加法运算电路 2.3 减法运算电路 2.4 积分运算电路 2.5 微分运算电路 比例-微分运算电路 3 运放在信号处理方面的应用 3.1 电压比较器 输出带限幅的电压比较器 过零电压比较器 因虚短, u–= u+= 0 平衡电阻： R2= Ri1 // Ri2 // RF ii2 ii1 if ui2 uo RF ui1 Ri2 Ri1 + + ? – ? R2 + – 因虚断，i– = 0 所以 ii1+ ii2 = if 方法1: 根据叠加原理 ui1单独作用(ui2＝0)时， 同理，ui2单独作用时 ui2 uo RF ui1 Ri2 Ri1 + + ? – ? R1 + – 方法2： 平衡电阻： Ri1 // Ri2 = R1 // RF u+ 思考 u+=? 也可写出 u–和 u+的表达式，利用 u–= u+ 的性质求解。 ui2 uo RF ui1 Ri2 Ri1 + + ? – ? R1 + – 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 + – ) ( 2 12 2 1 11 2 i i o u R Rf u R Rf u + - = 由虚断可得： 由虚短可得： 分析方法1： ui2 uo RF ui1 R3 R2 + + ? – ? R1 + – + + – – 如果取 R1 = R2 ，R3 = RF 如 R1 = R2 = R3 = RF R2 // R3 = R1 // RF 输出与两个输入信号的差值成正比。 常用做测量 放大电路 分析方法2：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 + – + + – – 由虚短及虚断性质可得 i1 = if if =? if i1 uo CF ui R2 R1 + + – – + + ? – ? uC + – 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。 if i1 由虚短及虚断性质可得 i1 = if uo C1 ui R2 RF + + – – + + ? – ? 上式表明：输出电压是对输入电压的比例-微分 控制系统中， PD调节器在调节过程中起加速作用，即使系统有较快的响应速度和工作稳定性。 —PD调节器 uo C1 ui R2 RF + + – – + + ? – ? R1 if iR iC 电压比较器的功能： 电压比较器用来比较输入信号与参考电压的大小。当两者幅度相等时输出电压产生跃变，由高电平变成低电平，或者由低电平变成高电平。由此来判断输入信号的 大小和极性。 用途： 数模转换、数字仪表、自动控制和自动检测等技术领域，以及波形产生及变换等场合 。 运放工作在开环状态或引入正反馈。 理想运放工作在饱和区的特点： 1. 输出只有两种可能 +Uo (sat) 或–Uo (sat) 当 u+ u－ 时， uo = +Uo (sat) u+ u－ 时， uo = – Uo (sat) 不存在 “虚短”现象 2. i+= i－ ? 0 仍存在“虚断”现象 电压传输特性 uo u+– u– –Uo(sat) +Uo