第6章模拟集成放大器的线性应用解析.ppt

第6章 模拟集成放大器的线性应用 6.1 理想集成运算放大器的分析依据 3 非线性分析依据（无负反馈或开环） u+ u-时，u0= UOM 用瞬时极性法判断 反馈的极性及类型： 电压并联负反馈 平衡电阻的选取：R2=R1||Rf（可提高共模抑制比） 特例：反相器 令R1=Rf uo= -ui 判断反馈类型和极性： 电压串联负反馈 平衡电阻的取值：R2=R1||Rf 特例：电压跟随器uo=ui 6.2.2 加减运算电路 反相加法电路 同相加法电路 减法电路 例：电路如图，已知输入信号的波形如图，画出输出信号的波形，设uo(0) 1 概述 滤波器的分类 滤波器的用途 4 有源带通滤波器(BPF) 和带阻滤波器(BEF) 低通滤波器的主要技术指标 （1）通带增益Avp 通带增益是指滤波器在通频带 内的电压放大倍数，如图所示。 性能良好的LPF通带内的幅频特 性曲线是平坦的，阻带内的 电压放大倍数基本为零。 （2）通带截止频率fp 其定义与放大电路的上限截止 频率相同。见图自明。通带与阻带 之间称为过渡带，过渡带越窄，说 明滤波器的选择性越好。 　　　　LPF的幅频特性曲线 无源高通滤波器 令 ３高通滤波器(HPF) 当ω = ω0 则 当ω? ω0 则 当ω?ω0 则 * 运算放大器是由直接耦合多级放大电路集成制造的高增益放大器，它是模拟集成电路最重要的品种，广泛应用于各种电子电路之中。 6.1 理想集成运算放大器分析依据 6.2 集成运放在信号运算方面的应用 6.3 集成运放在信号处理方面的应用 2、线性分析依据:（有负反馈或闭环） (u+- u-)·Ad = uo Ad= uo=有限值 所以：u+= u- 虚短 + I - I id R u+ u-时，u0= -UOM 传输特性 u+-u- uO UOM -UOM 6.2.1 比例运算电路 6.2.2 加减法运算电路 6.2.3 积分和微分运算电路 6.2 集成运放在信号运算方面的应用 根据虚断I+ ?0，故u+?0,且Ii ? If。 根据虚短，u+?u- ?0 Ii = (ui－ u-)/R1 ?ui/R1 uo ?－If Rf =－ui Rf /R1 电压增益 Avf= uo /ui =－Rf /R1 6.2.1 比例运算电路 1 反相比例运算电路 平衡电阻 R2 =R1||Rf 说明 + - - 根据虚短，ui =u+ 根据虚断，ui =u+?u- uo= -If Rf +ui uo ?(ui /R1)Rf +ui 电压增益 Auf= uo /ui =1+(Rf /R1) 2 同相比例运算电路 平衡电阻 R2=R1||Rf RF=0 说明 R1=∞ RF=0 且R1=∞ + + + 有分压电阻的同相比例运算电路 比例电路应用实例—— 数据放大器 数据放大器常用于数据采集、工业自动化、精密量测等 应变、温度等传感器输出的电信号非常小，而共模电压却很大，故要求放大电路有高的开环增益、共模抑制比，较低的失调电压、失调电流、噪声和漂移等。 信号输入采用应变仪电阻桥 电阻桥的四个臂的电阻相等（典型值350Ω），传感元件上没有信号时，a、b两点电位相同，输出为0，传感元件发生应变时， a、b两点电位不相同，产生输出信号输出 电阻桥输出的差模信号最大为30mV，当V=10V时， a、b两点的共模电压却高达5V R4R5R6R7必须采用高精密度电阻，且精确匹配 反相加法电路 利用叠加原理：设ui1单独作用时，输出为uo1; ui2单独作用时，输出为uo2; 由叠加原理有： uo=uo1+uo2 平衡电阻 R3=R1||R2||Rf 在 反相比例运算电路的基础上，增加一个输入支路，就构成了反相输入求和电路，见下图。 同相加法电路 在同相比例运算电路的基础上，增加一个输入支路，就构成了同相输入求和电路，如图所示。 由叠加原理有 若R1=R2 例：写出uo的表达式 减法电路 令R1=R2，Rf=R 例：求uo的表达式 6.2.3 积分和微分运算电路 1 积分运算电路 2 微分运算电路 1 积分运算电路 对电容，有： 例:画出在给定输入波形 作用下积分器的输出波形 (b)方波输入信号 这里要注意当输入信号在某一个时间段等于零时，积分器的输出是不变的，保持前一个时间段的最终数值。因为虚地的原因，积分电阻