第5章集成运算放大器的线性应用选读.ppt

第5章 集成运算放大器的线性应用 §5.1 运放线性应用的条件与特点 运放的传输特性 线性应用的条件 线性应用的特点 §5.2 基本运算电路 反相比例运算电路 同相比例运算电路 二、加减运算电路 反相加法运算电路 同相加法运算电路 减法运算电路 一、比例运算电路 第5章 集成运算放大器的线性应用 三、积分与微分运算电路 积分运算电路 微分运算电路 §5.3 其他线性应用举例 二、限幅电路 一、电压与电流变换电路 {end} 运放线性应用的条件与特点（1） 运放的传输特性uo=f(ui) 0 ui(mV) uo(V) 在图示运放电路中，有 uo=Aod(ui2-ui1)=Aodui 设电源电压为±12V， 则运放最大输出电压 UOM=±10V 设运放Aod=104，则其传输特性如图所示 -0.1 0.1 -10 10 线性区 非线性区 非线性区 结论：运放在开环状态下线性区很窄，只能工作在非线性区。 理想运放则无线性区 如何使运放工作在线性区呢？ 降低电压放大倍数 如何降低电压放大倍数呢？ 引入负反馈 结论：运放工作在线性区的条件是在电路中加入负反馈。 + + - ui1 ui2 uo A +U -U Δ 运放线性应用的条件与特点（2） 运放工作在线性状态下的两个特点 RF引入负反馈 设U+与U-为运放同相与反相端的电位 ，有 uo=Aod(U+-U-) 即： U+-U-=uo/Aod 因为对于理想运放有Aod=∞，所以 U+=U- 虚接 + + - ui1 ui2 uo Aoduid rid ro - uid I- I+ I- I+ 设I+与I-为运放同相与反相端的输入电流 ，因为对于理想运放有rid=∞，所以 I+=I-=0 虚断 {end} + + - U- U+ uo RF Δ A 比例运算电路（1） 实现将输入信号按比例放大的电路，称为比例运算电路 反相比例运算 同相比例运算 -----实现运算uo=-kui -----实现运算uo=+kui 1、反相比例运算电路(Inverting Amplifier) 电路结构特点 Rf引入深度负反馈 该反馈为何种组态？ 输入信号加入反相端 平衡电阻R’=R1//Rf + + - ∞ R1 Rf ui + - R’ - u0 + Δ + + - ∞ R1 Rf ui + - R’ - u0 + Δ 比例运算电路（2） 参数计算 因为I-=0，所以 i1=if 即， 又因为U-=U+=R’I+=0 所以， 即电压放大倍数 输入电阻 因为电路引入电压负反馈，输出电阻 ro=0 若输出端加负载，uo改变吗？ 则实现运算： 虚地 i1 if I- 比例运算电路（3） 分析图示电路输出电压uo与输入电压ui的关系 u02 + - u01 - + + + - ∞ R1 R2 ui + - Δ + + - ∞ R4 R5 R6 - u0 + Δ R3 i1 if I- I+ 虚断 虚接 虚地 反相比例运算电路 + + - ∞ R1 Rf ui + - R’ - u0 + Δ 比例运算电路（4） 2、同相比例运算电路(Noninverting Amplifer) 电路结构特点 Rf引入深度负反馈 输入信号加入同相端 平衡电阻R’=R1//Rf 该反馈为何种组态？ i1 if I- 参数计算 因为I-=0，所以 i1=if 即， ，又因为U-=U+=ui 所以， 即电压放大倍数 则实现运算： + + - ∞ R1 Rf ui + - R’ - u0 + Δ 比例运算电路（5） i1 if I- 输入电阻 因为电路引入电压负反馈， 输出电阻 ro=0 当Auf=1时，称为电压跟随器(Voltage Follower)。 ui + + - ∞ Rf R’ u0 Δ ui + + - ∞ u0 Δ 比例运算电路（6） 分析图示电路输出电压uo与输入电压ui的关系 i1 if I- 因为I-=0，所以 i1=if 即， 又因为U-=U+ 所以， 则： U+=？ I+ + + - ∞ R1 Rf ui + - R2 - uo + R3 Δ 同相比例运算电路 因为I+=0，所以R2，R3串联 比例运算电路（7） {end} 分析图示电路输出电压uo与输入电压ui的关系 U+=？ 叠加原理 节点电压 R3 R2 ui2 ui1 + - - + U+ + + - ∞ R1 Rf ui1 R2 - uo + R3 ui2 Δ + + - ∞ R1 Rf ui1 R’ uo R2 R3 ui2 ui3 i1 i2 i3 if Δ 加法与减法运算电路（1） 反相加法器(Summing Amplifer) 电路